作為內源性氣體信號分子之一,一氧化碳(CO)因其顯著的抗菌、消炎等生理調節功能深受關注。在抗菌領域,CO可自由擴散進入細菌細胞膜,通過抑制細菌呼吸鏈等方式誘導細菌死亡。同時,CO信號分子可以提升抗生素抗菌效果,增加藥物利用率。然而,直接吸入式CO氣體療法生物安全性低并且難以實現病灶特異性遞送,限制了CO抗菌療法的廣泛使用。因此,研究者們通過物理負載或化學鍵合的方法將CO供體(CORM)整合入高分子納米材料中,以實現納米藥物的病灶富集、病理微環境響應的CO釋放,從而有效延長CO的作用時間并提高治療效果。
圖1: 生物被膜微環境響應pCORM的制備及其用于增強阿米卡星在生物被膜相關感染中的療效示意圖
圖2:pCORM體外抗菌性能:A–B) 不同濃度pCORM在不同pH下針對MRSA和ESBL-E. coli 的抗菌效果;C–D) 涂布平板菌落和細菌SEM結果;E-F) pCORM聯合不同類型亞抑制濃度抗生素對MRSA和ESBL-E. coli 的抗菌效果
選擇兩種具有代表性的耐藥菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA和extended-spectrum β-lactamases-producing Escherichia coli, ESBL-E. coli)分別考察pCORM在不同pH下的體外抗菌性能。結果表明,在模擬生物被膜微環境的微酸性pH下,pCORM對兩種耐藥菌均展現出顯著增強且濃度依賴性的殺菌效果。除此之外,通過評價10 μM pCORM 與亞抑制濃度的不同類型抗生素(β-內酰胺類,甲氧西林和氨芐西林;喹諾酮類,左氧氟沙星;氨基糖苷類,阿米卡星)的聯用效果,發現pCORM能夠使氨基糖苷類Ami對抗兩種耐藥菌的效果顯著增強。因此相比傳統的抗生素療法,這種高分子納米材料能夠通過感染部位富集,響應性釋放,提高抗生素療效等多種途徑增強對耐藥菌生物被膜相關感染的治療效果,為緩解細菌耐藥性危機提供了新思路。
論文信息:Qian Zhou, Tengjiao Wang*, Kunpeng Li, Shanyu Zhang, Kun Wang, Weilin Hong, Rongjun Liu, Peng Li*. Biofilm microenvironment-responsive polymeric CO releasing micelles for enhanced amikacin efficacy. Journal of Controlled Release, 2023, 357, 561-571.
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2023.04.025
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