四川大学杨佼佼副研究员、王端副教授、周宗科教授 CEJ：超声激发的工程化益生菌胞外囊泡涂层用于抗植入体感染和免疫调节

2024-12-30 来源：高分子科技

种植体相关感染（IAIs）是骨缺损治疗中的重大挑战之一。临床治疗常用的抗生素疗法会导致细菌耐药性的增加，并且药物对细菌生物膜的渗透有限。声动力疗法（SDT）可以实现更深层的组织穿透，同时将对健康组织的损害降至最低。越来越多的证据表明，SDT 能有效治疗多重耐药细菌感染。团队在前期生物囊泡抗菌材料的研究基础上（Materials Horizons，2024，4651；Acta Biomaterialia，2024，175, 293-306；Small，2024，2311967，Advanced Science，2024，2405764；Nano Today，2024，57，102390；ACS Applied Materials & Interfaces，2024，53435），发现益生菌胞外囊泡具有在IAIs治疗中的潜力（Advanced Materials，2024，2405953）。但消除生物膜和感染后的过度炎症反应对于组织修复和骨生成也至关重要。

在该研究中，他们开发了一种以益生菌胞外囊泡为核心的骨植入体涂层。该涂层可作为成骨活性成分的阀门并增强超声触发的化学动力疗法，用于治疗感染性骨缺损。植物多酚单宁酸作为 “桥梁”，在钛植入体表面依次构建了成骨生长肽OGP、动物乳杆菌胞外囊泡OMV和血卟啉单甲醚HMME的多层涂层。OMVs层不仅赋予植入物抑菌、免疫调节和组织修复功能，还能保护 OGP 免受感染微环境中恶劣条件的影响。超声辐照可激活 HMME 产生 ROS，结合 OMVs 的抑菌特性，可有效消灭细菌和生物膜。同时超声活化还能增强 OMVs 的流动性，促进 OGP 的释放。该策略是一种基于益生菌 OMVs 的抗菌成骨一体化方案，有望成为治疗IAIs的新手段。

Figure 1. 涂层的设计策略。

Figure 2. 涂层的体外抗菌能力。

Figure 3. 涂层的体外成骨能力。

Figure 4. 涂层的体外免疫调节能力。

Figure 5. 涂层的体内骨修复效果。

该工作以题为“Engineered sonosensitive probiotics extracellular vesicles coating for ultrasound-driven anti-infection and immunoregulation in implant infection treatment”发表于《Chemical Engineering Journal》。文章第一作者为四川大学华西口腔医院博士研究生韩明月和华西医院本科生李硕元，通讯作者为四川大学华西口腔医院的杨佼佼副研究员和四川大学华西医院的王端副教授和周宗科教授。本工作得到了国家自然科学基金、四川省科技厅项目、四川大学研究项目和华西口腔医院项目的资金支持。

全文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724104378#f0035

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（责任编辑：xu）

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