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重大突破:我们将不再对耐药细菌束手无策!

日期:2019-09-26 14:31:16 来源: 琪琪影院国产医学微信公众号 作者:琪琪影院国产君 点击:

在过去的几十年中,由于抗生素的不当使用和滥用,导致越来越多的细菌逐渐对抗生素产生耐药性。加之新型抗生素的研发周期长,跟不上细菌进化的速度,使得细菌耐药问题日趋严峻。若不及时加以防治,将严重威胁人类健康[1]

尽管人们已经意识到滥用抗生素的危害,但想要在短时间内改变似乎不太现实。因此,另辟蹊径开发新的抗菌方法就显得格外重要!

近日,重庆大学生物工程学院/医学院罗阳教授联合国家纳米科学中心梁兴杰研究员、广州医科大学郭伟圣教授开发出一种具有近红外光热响应的三重功能纳米材料——TRIDENT(三叉戟 抗生素抗菌+光热杀菌+荧光监测,通过联合化学光热疗法可协同根除多药耐药细菌,实现对临床耐药细菌感染的有效治疗[2](图1)。

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▲图1  近红外光激活的TRIDENT用于治疗耐药细菌感染


其研究结果发表在Nature子刊《Nature Communications》(IF=11.878)。

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一、“精确制导”,避免抗生素的滥用

与传统“大水漫灌”式的抗菌策略相比,“三叉戟战略”更加精准有效借助TRIDENT良好的荧光特性,可有效观察其在感染部位的滞留情况,为后续近红外光的应用提供指导。近红外光的定点激活下,TRIDENT系统可在指定感染部位释放抗菌药物,既保证了局部药物浓度,也避免了抗生素的滥用。


二、恢复抗菌药物对耐药菌杀伤作用

光热作用的协助下,亚胺培南(imipenem,一种β-类酰胺抗生素)能够恢复对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的杀伤能力,而单独应用亚胺培南则并不能达到类似效果[3](图2、图3)。

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▲图2  临床分离得到的耐药细菌经不同条件处理后的SEM图像

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▲图3  TRIDENT的抗耐药细菌感染能力评价


三、高效杀灭作用及良好生物安全性


体外杀菌和体内抗感染实验表明,近红外光激活的TRIDENT可通过抗生素和光热的协同作用,破坏细菌细胞的结构完整性,干扰细菌的正常生理活动,从而实现对药物敏感型细菌和耐药细菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和多重耐药的大肠杆菌的高效杀灭作用

此外,体内外实验证明TRIDENT对小鼠胚胎细胞和人脐静脉内皮细胞等正常细胞株无毒性作用,具有较好的生物安全性

罗阳教授表示,通过后续不断优化,该“三叉戟战略”可进一步应用到耐多药或极端耐药病原菌引起的感染中,为耐药细菌感染的治疗提供新的思路。

注:该项研究工作受到国家自然科学基金、重庆市科技局社会民生项目、重庆大学中央高校基金、中国科学院“战略重点研究项目”和中国科学院合作项目等基金项目的支持。


文章延伸阅读

1、TRIDENT的制备及稳定性

研究人员以月桂酸和硬脂酸的混合物为载体,将亚胺培南光敏剂分子IR780负载在其中,并在表面修饰上磷脂分子,从而制备出相变温度为43℃(温度超过43℃时由固态变为液态)的TRIDENT。

结果表明,TRIDENT具有较好的均一性。同时观察到TRIDENT在不同溶剂能保持相对一致的水和粒径与形态,证明其具有较好稳定性(图4)。

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▲图4  TRIDENT的制备和表征


2、TRIDENT作用原理

在近红外光的照射下,光敏剂IR780可将光能转化为热能,促使TRIDENT系统的温度升高;当温度升高到大于43℃时,载体发生固液相转变,从而实现对亚胺培南的有效释放(图5)。

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▲图5 TRIDENT的热响应性能表征



  文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12313-3#Sec8

文章延读:

https://bioengineeringcommunity.nature.com/users/310556-guangchao-qing/posts/54022-photothermal-responsive-nanocarrier-for-the-efficient-treatment-of-multidrug-resistant-bacterial-infection-by-synergetic-chemo-photothermal-therapy



罗阳教授简介


罗阳,重庆大学医学院/重庆三峡中心医院教授、博士生导师,重庆市琪琪影院国产医学学术学科带头人。获“国家特支计划”中组部青年拔尖人才、重庆市杰出青年基金、军队青年科技人才扶持对象、国家人社部留学回国人员择优资助等人才项目支持。担任重庆市教委“单分子检测的基础与转化”创新团队负责人。

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长期从事临床琪琪影院国产诊断学和纳米分子诊断医学研究,研究方向涵盖了纳米材料杀菌技术、生物传感技术、便携式检测技术等领域。主持国家“863”、“973项目”分题、国家自然科学基金面上/青年等国家级课题四项,主持重庆市杰青、军队推广扩试、军队国防特区专项、重庆市自然基金重点、重庆市重点攻关等省部级课题16项。

Sci Transl Med, Nat Commun, J Am Chem Soc等SCI期刊发表学术论文50余篇(6篇IF>10,2篇ESI高被引),获美国、英国、澳大利亚专利各1件,获中国专利23件(发明专利19件)。先后研发出血型快速检测试剂、量子点生物标记检测仪、微流控芯片化学发光检测仪等多项生物分子及POCT快速检测试剂并实现成果转化。


罗阳教授课题组招生简介


罗阳教授先后获批陆军军医大学、西南大学、西南医科大学、中国工程物理研究院、重庆大学研究生导师资格。

课题组常年招生硕士、博士研究生、博士后、专职科研人员,并与北京大学人民医院、国家纳米科学中心、重庆三峡中心医院等机构合作培养博士、硕士研究生。

同时也与多个国外高校、机构(如美国哈佛大学、NIH、MD Anderson癌症中心、加拿大西蒙弗雷泽大学等)合作紧密,可为广大报考学生提供大量的国外联合培养机会。

罗阳教授课题组氛围和谐,团队内部高效协作、资源共享,提供了良好的学习工作环境。

团队研究方向:

1、新型纳米医学检测技术的研究与转化;

2、复合纳米材料杀菌机制及新型杀菌策略研究;

3、人工智能和医疗大数据。

参考文献:

[1] Brown, E.D. & Wright,G.D. Antibacterial drug discovery in the resistance era. Nature529, 336-343 (2016).

[2] Qing, G., et al. Thermo-responsive triple-function nanotransporter for efficient chemo-photothermal therapy of multidrug-resistant bacterial infection. Nature Communications10, 4336 (2019) .

[3] Lee, A.S. et al. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Nat Rev Dis Primers 4, 18033 (2018).


(注:本内容由罗阳教授团队授权发布




(责任编辑:labweb)

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