福建师范大学朱虎教授团队在多功能型抗菌材料研究方面取得重要进展

导读

福建师范大学朱虎教授领衔的生物抗菌材料团队与国内外学者合作，设计开发了一系列多功能的响应性抗菌材料，取得了系列创新研究结果，对建立耐药细菌感染治疗方案以及开发新型多功能生物抗菌药物具有重大的理论意义和应用价值，符合国家药物开发战略的需求。相关成果分别发表在国际权威SCI top期刊Journal of Controlled Release，ACS Applied Materials & Interface和Carbohydrate Polymers上。

细菌感染是导致全球人类死亡的主要诱因之一，据统计，全球有四分之一的死亡是由于细菌感染引发的疾病导致的。通过抗生素来抑制细菌的繁殖和生长是当前抗菌的主要手段，但抗生素的滥用也导致了严重的微生物耐药性（Antimicrobial Resistance, AMR）问题和超级耐药菌的出现，人类健康面临着严重的威胁。因此，开发非抗生素抗菌技术是后续治疗和减少抗生素滥用的关键。一种简单有效且应用场景丰富的策略是将抗菌活性成分与生物友好的载体（如水凝胶、微凝胶等）结合制备多功能型抗菌材料，实现高效给药，且最大程度地减少细菌耐药性的产生和药物的毒副作用。基于此，在国家自然科学基金海峡联合基金重点支持项目和国家自然科学基金青年基金等资助下，我校朱虎教授领衔的生物抗菌材料团队与国内外学者合作，设计开发了一系列多功能的响应性抗菌材料，取得了系列创新研究结果，对建立耐药细菌感染治疗方案以及开发新型多功能生物抗菌药物具有重大的理论意义和应用价值，符合国家药物开发战略的需求。相关成果分别发表在国际权威SCI top期刊Journal of Controlled Release，ACS Applied Materials & Interface和Carbohydrate Polymers上。成果第一作者分别为博士研究生李丽、王雪娇副教授、常爱平讲师，共同通讯作者为英国曼彻斯特大学吕建仁教授、福建医科大学朱安副教授、福建师范大学王颖璐副教授、朱虎教授，福建师范大学均为第一署名单位。

细菌感染和过度的炎症反应会阻碍伤口的愈合。水凝胶已成为治疗细菌感染伤口的理想敷料。然而，一些抗菌水凝胶制备较复杂、成本高昂，甚至需要红外等其它手段加以辅助发挥功效，因此不适用于常规的户外伤口处理。题为《无添加剂的多功能β-葡聚糖-肽水凝胶参与细菌感染伤口愈合的全过程》（An Additive-Free Multifunctional β-Glucan-Peptide Hydrogel Participates in the Whole Process of Bacterial-Infected Wound Healing）发表在医学TOP期刊Journal of Controlled Release上。这项研究工作报道了一种由氧化β-D-葡聚糖和两亲性抗菌肽构建的可原位生成的水凝胶，该水凝胶制备简便，通过两组分固有的抗菌活性和免疫调节活性加速细菌感染的伤口愈合。可逆亚胺键使水凝胶在伤口组织周围持续释放抗菌肽和具有炎症调节作用的β-D-葡聚糖，在抗菌的同时抑制过度炎症反应的发生，进而加速伤口愈合。同时水凝胶固有的湿性和网络结构使其具有止血和促进细胞迁移的能力。在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染的全厚皮肤大鼠伤口模型中，该水凝胶表现出优异的抗菌、抗炎活性和促伤口愈合能力。该水凝胶在体内也可以抑制炎症因子的表达，并促进抗炎因子的产生，同时增强M2型巨噬细胞极化，并加速表皮组织再生。这些特点使这种水凝胶成为治疗多重耐药菌感染伤口的理想敷料。

受损的皮肤不能防止有害细菌侵入组织，从而造成感染的伤口难以愈合甚至更为严重的组织损伤。为了解决这个问题，我们开发了一种新型的具有双功能域的两亲性微凝胶，通过光热抗菌协同NO释放，加速了伤口愈合。题为《基于环糊精的超分子微凝胶的设计制备及其在伤口愈合治疗平台的应用》（Cyclodextrin-modified amphiphilic microgel with bifunctional domains for infected wound healing via photothermal antibacterial therapy and nitric oxide release）发表在材料科学TOP期刊ACS Applied Materials & Interface上。这种具有三维网络状结构的环糊精修饰的两亲性微凝胶能同时封装亲水性的吲哚菁绿ICG作为光热疗法的触发剂以及疏水性的BNN6作为热敏性的NO供体，通过光、热的协同连锁反应，有效抵御了细菌感染，同时体内实验表明该微凝胶还能促进伤口区域新生血管和胶原纤维的生成，并消除炎症细胞，为发展促进伤口愈合的生物功能材料提供了一个新的研究思路。

皮肤损伤是最为常见的医疗问题之一。伤口敷料是一种覆盖伤口以保护其免受进一步伤害，抑制细菌感染并促进伤口愈合的材料。水凝胶具有高吸水性以及与人体组织相似的物理化学特性，因此被许多研究学者认为是伤口敷料的最佳选择。题为《柠檬酸交联鞘氨醇 WL 胶水凝胶敷料的制备》（Citric acid crosslinked sphingan WL gum hydrogel films supported ciprofloxacin for potential wound dressing application）发表在化学TOP期刊Carbohydrate Polymers上。这项研究工作首次以鞘氨醇胶（WL）为原料，设计开发了多功能集成的复合水凝胶薄膜，并对其用作伤口敷料做了初步评价。研究结果表明该负载药物的WL基水凝胶薄膜具有pH响应特性的溶胀行为和药物释放行为，以及良好的抗菌性与生物相容性，展现了在医药领域的巨大应用潜力。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168365923005953

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c02115

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861722004258

来源：福建师范大学