内源性刺激驱动纳米反应器中抗生素的可控释放并将其用于细菌感染的联合治疗

恭喜吴阳同学在“nature communications”期刊上发表题为“Endogenous stimulus-powered antibiotic release from nanoreactors for a combination therapy of bacterial infections”的论文。

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ) 是一种严重威胁人类健康和生命安全的病原菌,其致病力强弱主要取决于其分泌的毒素,其中α-溶血素是一种成孔性毒素,可以刺穿细胞膜引起溶血。

本文利用α-溶血素能够在细胞膜上打孔这一特性,仿生构建了一种类细胞膜性质的纳米反应器,将其负载抗菌药物(利福平)和反应底物(纳米过氧化钙),实现了细菌毒素触发的级联反应用于药物的靶向和可控释放。

对于纳米反应器而言,底物和产物应该在反应器内腔和外部区域之间可以进行交换,即反应器隔室的壁要具有合适的渗透性;对于体内应用,壁可控的通透性显得尤其重要,从而避免脱靶效应,实现纳米反应器在特定的时间和空间位置启动反应;而且,对于纳米反应器构建过程中,各种催化底物的封装也是一个重要的挑战。在本研究中,我们引入了相变材料(PCM),当温度保持在PCM的熔点以下时,由于通过固体基质非常缓慢的扩散负载药物无法释放;当温度超过熔点时,封装的有效负载可以容易地从熔化的PCM中释放,同时,一旦纳米反应器遇到金黄色葡萄球菌,细菌分泌的α-溶血素被纳米反应器捕获并在其表面打孔,水分子通过纳米孔道进入纳米反应器并与纳米过氧化钙反应产生过氧化氢,过氧化氢进一步分解产生氧气从而促进抗生素的释放,达到抗菌并促进伤口的愈合效果。另一方面,纳米反应器可以有效的吸附细菌毒素,降低毒素对细胞膜的损伤,同时,纳米反应器捕获毒素后能够更好的递程给淋巴细胞,刺激机体产生中和抗体,进一步中和体内的毒素,达到免疫治疗和药物治疗双管齐下的治疗效果。

 

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