由耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA) 生物膜感染引起的骨髓炎難以根除，甚至可能危及患者的生命。金黃色葡萄球菌在骨髓炎發(fā)病機(jī)制中的一個(gè)重要和深入研究的機(jī)制是生物膜的形成，已被廣泛綜述。壞死骨和植入物表面的金黃色葡萄球菌生物膜極難處理，因?yàn)樗鼈兿拗屏丝股叵蚣?xì)菌細(xì)胞的擴(kuò)散，抑制了免疫細(xì)胞的滲透，并抵抗了機(jī)械破壞。鑒于生物膜形成的MRSA感染在骨組織中持續(xù)存在且根深蒂固，控制并有效治療骨髓炎仍然具有挑戰(zhàn)性。
為開發(fā)有效的MRSA感染的骨髓炎治療方案，南開大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)近期的研究提出了一種可活化的納米結(jié)構(gòu)（Au/TNT@PG），用于協(xié)同聲動(dòng)力催化治療由MRSA感染的骨髓炎。
Au/TNT@PG主鏈?zhǔn)峭ㄟ^將富含胍的聚合物（PG）與吸收超聲（US）的摻金鈦酸鹽納米管（Au/TNT）結(jié)合而獲得的。PG對(duì)富含負(fù)電荷成分的基質(zhì)具有較強(qiáng)的親和性，通過靜電相互作用與帶負(fù)電的微生物膜（磷酸頭基團(tuán)）結(jié)合，能穿透生物膜消除物理屏障；核心成分Au/TNT表現(xiàn)出過氧化物酶樣活性，該活性由酸性感染微環(huán)境觸發(fā)，產(chǎn)生1O并在酸性感染微環(huán)境中催化內(nèi)源性H2O2的分解轉(zhuǎn)化為具有毒性的OH自由基（?OH），從而殺死細(xì)菌。納米復(fù)合材料Au/TNT@PG強(qiáng)大的抗菌效果歸因于其細(xì)菌捕獲能力、正電荷胍的生物膜穿透性以及隨后的Au/TNT聲動(dòng)力學(xué)催化作用的協(xié)同效應(yīng)。在深穿透超聲波（US）照射下，Au/TNT的催化過程能夠被加速。這種遠(yuǎn)程控制的方法增強(qiáng)了巨噬細(xì)胞向M2型的極化，同時(shí)抑制了M1型，導(dǎo)致局部炎癥消退并增強(qiáng)了成骨細(xì)胞增殖和分化，從而抑制了骨丟失。這項(xiàng)研究為骨髓炎的有效聲動(dòng)力催化治療提供了一種通用的納米治療方法。
結(jié)合聲動(dòng)力療法（US）與納米復(fù)合材料Au/TNT@PG的治療方案在大鼠骨髓炎模型中得到了進(jìn)一步探討。將MRSA懸浮液注射到大鼠脛骨骨髓腔中，成功建立了大鼠骨髓炎的動(dòng)物模型，以US+Au/TNT@PG組作為實(shí)驗(yàn)組，與對(duì)照組（PBS）、環(huán)丙沙星組（CIP）與聲動(dòng)力組（US）進(jìn)行比較。PBS、CIP、US組大鼠MRSA感染的脛骨與正常腿相比出現(xiàn)了嚴(yán)重的骨髓炎癥狀（如骨溶解、骨膜反應(yīng)和隔離膜形成等），而Au/TNT@PG+US組大鼠骨髓炎模型中能夠觀察到MRSA生物膜感染的顯著消除和骨侵蝕的抑制。值得注意的是，納米復(fù)合材料介導(dǎo)的抗炎細(xì)胞因子表達(dá)緩解了局部炎癥，并抑制了骨丟失。
以上研究成果發(fā)布在Advanced Materials（IF=32.086）文獻(xiàn)“Guanidinium-Decorated Nanostructure for Precision Sonodynamic-Catalytic Therapy of MRSA-Infected Osteomyelitis”中，此項(xiàng)研究中，使用了欣博盛生物（NeoBioscience Technology Co, Ltd）的Rat IL-1β, IL-4, IL-10 和TNF-α ELISA試劑盒在大鼠骨髓組織勻漿樣本中評(píng)估這些細(xì)胞因子的含量。
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https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36245331/
參考文獻(xiàn)：
Cheng, Y., et al. (2022). "Guanidinium-Decorated Nanostructure for Precision Sonodynamic-Catalytic Therapy of MRSA-Infected Osteomyelitis." Adv Mater: e2206646.
