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前沿速递 | 细菌感染治疗新思路

作者:池博专刊    发布日期:2020-07-20 10:00


致病性细菌感染也是威胁人类健康甚至生命的一大疾病。目前广泛采用抗生素治疗,由于不当甚至过量使用抗生素,导致了可抵抗多种抗生素的多药耐性细菌的出现。所以,开发新的可降低耐药病菌出现的治疗策略势在必行。今天解读一篇用纳米材料对细菌感染部位局部治疗的方法,是江南大学严秀平教授的文章。


作者设计并构建了以掺杂Cr3+的PLNP为内核,通过原位氧化聚合包覆以PANI,并通过酰胺化反应结合GCS的纳米系统。对该系统进行了一系列特性检测,随后对治疗功能进行了体外验证,最后在小鼠体内进行了体内功能验证。下图图示了纳米材料PLNP@PANI-GCS的构建过程以及用于细菌感染的光热治疗步骤。
 

 

1、PLNP@PANI-GCS的构建及特性分析

通过透射电镜成像(TEM)测量了合成的粒子的形状和大小,可识别出核-壳纳米结构(图1A)。


2、PLNP@PANI-GCS与细菌/正常细胞是体外相互作用

分别以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌代表革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和耐药菌进行了PLNP@PANI-GCS抗菌性能的评价。


 

3、PLNP@PANI-GCS的体外抗菌活性

在808nm激光照射下,随着PLNP@PANI-GCS浓度的增加,细菌存活率急剧下降(图4)


 

4、体内外安全性评价

结果见附图10。MTT法初步评价细胞毒性。结果发现,即使在最高剂量下(以PLNP计,600g mL−1),3T3和HepG2细胞的细胞存活率都保持在85%以上。

5、细菌感染的体内持续发光成像

对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染构建的模式小鼠,进行处理。处理流程见图6A。如图6B所示,小鼠注射PLNP@PANI-GCS并照光处理后,脓肿区有时间依赖性的发光积聚,可以采集清晰的近红外余辉图像。


6、PLNP@PANI-GCS体内光热疗效

将耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染构建的模式小鼠随机分为4个治疗组(PBS/激光,PLNP@PANI-GCS,PLNP@PANIGCS/激光,空白对照),评价PLNP@PANI-GCS的体内光热治疗性能血液中中性粒细胞百分率、血清TNF-α和IL-1β水平显著降低,且与健康小鼠无统计学差异(图7D-F),证实PLNP@PANI-GCS/激光照射组小鼠恢复良好。


该文成功构建了一种核-壳纳米结构:PLNP@PANI-GCS。用于对细菌感染的精确光热治疗,且可无荧光持续发光成像。开发的PLNP@PANI-GCS纳米平台集成了红光LED光可再生长余辉、pH依赖的光热转换特性、pH响应的表面电荷跃迁等优点,保证了808 nm激光辐照直接对细菌感染部位的精确加热。该纳米平台对酸性细菌感染区有特异性,但对正常组织无损伤。重要的是PLNP@PANI-GCS纳米平台不含抗生素,在治疗多药耐药细菌感染方面具有很大潜力,不存在微生物耐药性问题。考虑到细菌感染区域与正常组织微环境的差异,我们认为激活光热策略可以进一步开发更智能的靶向杀菌平台。


本文用于检测小鼠血清TNF-α和IL-1β水平的ELISA试剂盒由杭州联科生物提供。联科生物ELISA试剂盒种类多样,质控严格,质量可媲美国际知名品牌,是国产中的佼佼者。相关ELISA试剂盒如下:
 

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Mouse IL-1β High Sensitivity ELISA Kit 70-EK201BHS-96
Mouse TNF-a ELISA Kit 70-EK282/3-96
Mouse TNF-α High Sensitivity ELISA Kit 70-EK282HS-96
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