科學家為協同根除抗生素耐藥性生物膜提供新思路

近日，四川大學華西醫院超聲醫學科教授邱邐、高分子科學與工程學院程沖研究員醫工交叉團隊在國際期刊《先進材料》發表研究文章。該研究受噬菌體生物結構和功能的啟發，構建了一種尖刺狀Ir@Co₃O₄（S）顆粒，其能夠作為人工噬菌體協同根除抗生素耐藥性生物膜。此外，該研究所提出的“穿透和根除”治療策略為推進頑固性感染傷口的治療和其它抗生素耐藥性生物膜感染相關療法提供了一條新的途徑。

抗生素耐藥病原體的出現和蔓延已經被確認為全球公共衛生危機，大大增加了發病率和死亡率。值得注意的是，約80%的頑固和難治性感染與生物膜形成密切相關。相較于浮游細菌，生物膜含有密集的胞外多聚物屏障（EPS）和富含酸度和H₂O₂的生物膜微環境（BME），這可以有效保護細菌免受宿主免疫防御的攻擊，并阻礙抗菌劑的滲透。此外，生物膜可以改變包裹細菌的表型并刺激持久性細菌的形成，從而給目前的抗菌治療帶來了巨大的挑戰。因此，迫切需要創新策略來實現BME自適應的全階段根除耐藥細菌生物膜。

為此，研究團隊設計并構建了一種尖刺狀Ir@Co₃O₄（S）顆粒，能夠作為人工噬菌體協同根除抗生素耐藥性生物膜。研究工作表明，得益于豐富的納米尖刺和高活性Ir催化位點的協同效應，合成的尖刺狀Ir@Co₃O₄（S）人工噬菌體可以同時實現高效的生物膜積累、EPS滲透和卓越的BME自適應ROS生成。系統的體外研究表明，人工噬菌體可以誘導孔結構，促進原位ROS遞送并增強生物膜根除。此外，轉錄組學研究證明，人工噬菌體的積累阻礙了細菌對EPS的附著，破壞了細菌環境的維持，并通過下調細菌內外環境的生物合成和保護相關基因，以促進生物膜的分散和根除。體內研究表明，人工噬菌體可以根除MRSA生物膜并加速傷口愈合，其治療效果與萬古霉素相當。

基于此，研究提出的具有協同“滲透和根除”能力和顯著ROS催化活性的尖刺人造噬菌體的設計，不僅為治療抗生素耐藥性生物膜誘導的頑固性感染傷口提供了潛在的策略，而且還為實現仿生型非抗生素殺菌開辟了新的途徑。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202404411

版權聲明：凡本網注明“來源：中國科學報、科學網、科學新聞雜志”的所有作品，網站轉載，請在正文上方注明來源和作者，且不得對內容作實質性改動；微信公眾號、頭條號等新媒體平臺，轉載請聯系授權。郵箱：shouquan@stimes.cn。