細(xì)菌感染仍然是21世紀(jì)人類健康的主要威脅之一。病原菌釋放出的代謝物和毒素會引發(fā)超敏反應(yīng)，從而導(dǎo)致正常組織細(xì)胞死亡、組織壞死和難以修復(fù)的傷口。目前抗生素仍然是對抗細(xì)菌感染的主要手段，而開發(fā)新的抗生素需要大量時間和高昂的費(fèi)用，因此更好地利用現(xiàn)有抗生素是治療細(xì)菌感染的一種更可行的方法。

在過去的幾十年里，納米技術(shù)已經(jīng)被用于精確和定量地輸送抗生素，以增強(qiáng)消除病原體的效果。然而，復(fù)雜的修飾、低載藥量和載體的潛在毒性削弱了納米療法的整體療效。因此，開發(fā)一種易于制備、低成本、高載藥量和高效的抗生素遞送系統(tǒng)以有效地根除細(xì)菌感染仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

最近，濱州醫(yī)學(xué)院、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院天津市生物醫(yī)學(xué)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王偉偉團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西安電子科技大學(xué)鄧宏章團(tuán)隊(duì)在國際知名期刊Chemical Engineering Journal（IF=15.1）發(fā)表一篇題為“Noncovalent co-assembly of aminoglycoside antibiotics@tannic acid nanoparticles for off-the-shelf treatment of pulmonary and cutaneous infections”的文章。文中展示了氨基糖苷類抗生素（AGs）和鞣酸（TA）可以通過靜電和氫鍵作用在水中自發(fā)共組裝，形成的納米顆粒也可作為抗菌劑。這一發(fā)現(xiàn)提供了一種簡便、有效的方法來構(gòu)建即用型AGs@TA納米粒，用于臨床根除細(xì)菌感染。

氨基糖苷類抗生素（AGs）抗生素顯示出廣譜的抗菌活性，已被用于治療皮膚和肺部感染。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)中存在豐富的氨基和羥基，可能與其他分子發(fā)生非共價相互作用。而含有大量酚羥基的鞣酸（TA）與天然生物分子形成氫鍵，用于制備抗菌防污表面涂料。因此，作者假設(shè)AGs和TA也可以通過非共價相互作用（靜電作用、氫鍵）共同組裝成納米顆粒（圖1）。

圖1 氨基糖苷類抗生素妥布霉素（Tob）和TA的共組裝策略

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TA可以與的AGs共組裝，誘導(dǎo)納米顆粒抗菌劑的自發(fā)形成。作者還通過實(shí)驗(yàn)和分子動力學(xué)模擬證明靜電相互作用和氫鍵是AGs與TA共組裝成納米顆粒的主要原因。

為了研究AGs@TA納米顆粒的抗菌效果，革蘭陽性菌金黃色葡萄球菌和革蘭陰性菌銅綠假單胞菌被選定為菌株。用Tob@TA處理這些細(xì)菌并記錄菌落變化。Tob和Tob@TA組的抗菌效力表現(xiàn)出Tob濃度依賴性行為，高Tob濃度有更好的抗菌效力（圖2A和2B）。在相同的Tob濃度下，Tob@TA的抗菌效果優(yōu)于Tob。令人興奮的是，這兩種細(xì)菌在用Tob@TA處理后都沒有存活（圖2C）。在與Tob@TA共培養(yǎng)6小時后，幾乎所有的金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌都已經(jīng)死亡（圖2D）。而用Tob處理仍然有部分細(xì)菌存活，說明Tob@TA對有Tob抗性的銅綠假單胞菌具有優(yōu)異的抗菌活性。

圖2 Tob@TA納米顆粒對浮游細(xì)菌的殺菌效果

為了進(jìn)一步驗(yàn)證ToB@TA納米粒在體內(nèi)的抗菌效果，作者構(gòu)建了銅綠假單胞菌感染的急性肺炎模型(圖3A)。玉研儀器YAN-30012肺部霧化給藥系統(tǒng)裝載分散在PBS中的ToB@TA并進(jìn)行為期五天的肺部定量霧化給藥。如圖3B所示，ToB@TA對銅綠假單胞菌有更好的殺菌效果。ToB@TA治療的小鼠的體溫恢復(fù)到正常范圍，與未感染的小鼠相當(dāng)(圖3C)。后續(xù)實(shí)驗(yàn)和組織切片也顯示ToB@TA處理的小鼠肺組織病理結(jié)構(gòu)與未感染小鼠無明顯差異、細(xì)菌感染消除并減輕炎癥。玉研儀器YAN-30012肺部霧化給藥系統(tǒng)在本工作中體現(xiàn)了其霧化給藥效果好、用途多樣、無創(chuàng)定量長期給藥等優(yōu)勢。

圖3 Tob@TA有效根除銅綠假單胞菌引起的急性肺炎

在傷口愈合過程中，微生物感染仍然是最大的障礙之一，Tob@TA懸浮液的流動性可能導(dǎo)致Tob@TA從創(chuàng)面流失從而降低殺菌效果。抗菌水凝膠的使用可以促進(jìn)傷口愈合，作者首先在明膠結(jié)構(gòu)中引入TA增強(qiáng)了其粘附性和硬度（TA水凝膠）。為了研究Tob@TA凝膠在體內(nèi)的抗菌效果和創(chuàng)面愈合能力，還建立了銅綠假單胞菌感染小鼠創(chuàng)面模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，包埋在TA水凝膠中的ToB@TA納米粒加速了銅綠假單胞菌感染后傷口愈合（圖4A-C）。在第7天收集創(chuàng)面周圍的細(xì)菌，在瓊脂平板上培養(yǎng)。隨后對菌落數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，Tob@TA-TA水凝膠處理傷口周圍的銅綠假單胞菌殘留量低（圖4D）。總體而言，Tob@TA抗菌水凝膠具有優(yōu)異的粘附性能和抗菌功效，以及高細(xì)胞相容性，可能作為一種有前景的用于感染傷口處理的敷料。

圖4 TA水凝膠遞送的Tob@TA有效消除皮膚細(xì)菌感染，促進(jìn)傷口愈合

ToB@TA納米顆粒和ToB@TA凝膠為對抗系統(tǒng)性或區(qū)域性細(xì)菌感染提供了強(qiáng)有力的替代方案，由于其低成本、好的生物安全性和疾病治療效果，在臨床轉(zhuǎn)化方面具有很大的前景。

產(chǎn)品介紹：

玉研儀器肺部霧化給藥裝置（Microsprayer Aerosolizer）也稱作氣管內(nèi)霧化給藥裝置，是專門為小鼠、大鼠、豚鼠等小動物設(shè)計(jì)，可精確進(jìn)氣管內(nèi)霧化給藥的裝置。可將微量的液體定量通過集成在不銹鋼毛細(xì)插管中的氣溶膠霧化微噴頭霧化，毛細(xì)插管可深入動物的氣管處，實(shí)現(xiàn)氣管內(nèi)定量霧化成氣溶膠給藥。相較于傳統(tǒng)口服或注射給藥，藥物可直接作用于肺部，適用于肺部生理、病理、藥理學(xué)研究，按給藥的狀態(tài)不同可分為液體給藥以及干粉給藥。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

• 適用于小鼠、大鼠、豚鼠、兔子等小動物，也可定制大動物用款；

• 氣管內(nèi)直接給藥，無首關(guān)消除，藥物全身效應(yīng)小；

• 藥物可為液體或干粉，滿足不同需求；

• 微量精確給藥，最小藥物用量25μL（液體）；

• 可用于溶液、小細(xì)胞懸浮液（直徑15μm以下）、均質(zhì)懸濁液、粘度較低的乳濁液、干粉等給藥；

• 90%藥物霧化直徑＜30μm（液體），可均勻分布于大小鼠肺部組織中；

• 使用方便，安全穩(wěn)定，采用不銹鋼材質(zhì)，堅(jiān)固穩(wěn)定耐腐蝕；

• 可用于吸入毒理學(xué)、空氣生物學(xué)、生物危害測試、吸入免疫、吸入治療、藥物研究、環(huán)境評價、危害評估和醫(yī)學(xué)防護(hù)等諸多領(lǐng)域。

玉研儀器肺部霧化給藥裝置可提供中化所專業(yè)粒徑分布測試報(bào)告，從報(bào)告中可以看到玉研儀器肺部霧化給藥裝置與國外進(jìn)口同類產(chǎn)品（已停產(chǎn)）相比，其粒徑分布高度一致。

文獻(xiàn)參考：

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10.Xu, Yingying et al. “PEGylated pH-responsive peptide-mRNA nano self-assemblies enhance the pulmonary delivery efficiency and safety of aerosolized mRNA.” Drug delivery vol. 30,1 (2023): 2219870. doi:10.1080/10717544.2023.2219870

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