【原】華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組：基于β-多肽聚合物的生物醫(yī)用材料抗菌表面修飾

CBG資訊公眾號 2020-08-20

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醫(yī)用材料感染已成為臨床中亟待解決的問題。雖然目前臨床上使用的抗生素能夠治療發(fā)生的感染，但頻繁使用抗生素會導(dǎo)致微生物的耐藥性問題；此外，抗生素多用于感染發(fā)生之后的治療。為了減少感染的發(fā)生，構(gòu)筑具有高效抗菌功能及良好生物相容性的抗菌醫(yī)用材料表面是解決這一難題的關(guān)鍵和有效途徑。近期，華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組通過模擬宿主防御肽（Host Defense Peptides，簡稱HDPs）制備出具有高效抗菌活性的新型β-多肽聚合物，通過等離子體活化表面接枝構(gòu)筑了高效抗菌的醫(yī)用聚氨酯等生物醫(yī)用材料表面（圖1），該表面在室溫條件下存儲56天后，抗菌性能未有明顯變化，顯示了良好的穩(wěn)定性。體內(nèi)植入感染模型證實該抗菌材料表面能夠有效殺菌，顯示有效預(yù)防植入醫(yī)用材料引發(fā)的感染。這一成果近期發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上（DOI: 10.1021/acsami.9b02915）。

圖1. β-多肽聚合物的合成以及醫(yī)用基材表面接枝聚合物

（來源：ACS Applied Materials & Interfaces）

本研究中，為了獲得微生物難以產(chǎn)生耐藥性、同時具有高效抗菌活性以及良好生物相容性的生物醫(yī)用材料表面，研究人員合成了一系列巰基封端的具有不同親水性/氨基陽離子亞基和疏水性亞基比例的HDPs模擬物。研究人員將這些β-多肽聚合物接枝于經(jīng)等離子體活化以及溴化試劑處理過的聚氨酯表面，制備出β-多肽聚合物修飾的生物醫(yī)用材料抗菌表面；對革蘭氏陽性菌以及革蘭氏陰性菌表面抗菌活性測試表明可有效殺死接觸的細菌（圖2）。溶血活性測試、血紅細胞形貌表征、哺乳動物細胞毒性測試、體內(nèi)皮下植入組織學(xué)HE染色（圖3C）等相容性測試表明，經(jīng)修飾的抗菌生物醫(yī)用材料表面具有良好的生物相容性。

圖2. β-多肽聚合物修飾的聚氨酯表面抗菌活性。A）E. coli, B）PAO1, C）MRSA和D）S. epidermidis

（來源：ACS Applied Materials & Interfaces）

為進一步探究β-多肽聚合物抗菌表面在體內(nèi)微環(huán)境下的抗菌活性，研究人員將抗菌表面通過皮下植入進行體內(nèi)抗菌活性測試（圖3A），β-多肽聚合物抗菌表面相對于醫(yī)用聚氨酯表面可降低2.1-3.4 log值的菌落數(shù)（>99%殺菌率，圖3B），表明其具有較好的體內(nèi)抗菌活性。