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四川大學楊佼佼副研究員、王端副教授、周宗科教授 CEJ：超聲激發的工程化益生菌胞外囊泡涂層用于抗植入體感染和免疫調節

2024-12-30 來源：高分子科技

種植體相關感染（IAIs）是骨缺損治療中的重大挑戰之一。臨床治療常用的抗生素療法會導致細菌耐藥性的增加，并且藥物對細菌生物膜的滲透有限。聲動力療法（SDT）可以實現更深層的組織穿透，同時將對健康組織的損害降至最低。越來越多的證據表明，SDT 能有效治療多重耐藥細菌感染。團隊在前期生物囊泡抗菌材料的研究基礎上（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），發現益生菌胞外囊泡具有在IAIs治療中的潛力（Advanced Materials，2024，2405953）。但消除生物膜和感染后的過度炎癥反應對于組織修復和骨生成也至關重要。

在該研究中，他們開發了一種以益生菌胞外囊泡為核心的骨植入體涂層。該涂層可作為成骨活性成分的閥門并增強超聲觸發的化學動力療法，用于治療感染性骨缺損。植物多酚單寧酸作為 “橋梁”，在鈦植入體表面依次構建了成骨生長肽OGP、動物乳桿菌胞外囊泡OMV和血卟啉單甲醚HMME的多層涂層。OMVs層不僅賦予植入物抑菌、免疫調節和組織修復功能，還能保護 OGP 免受感染微環境中惡劣條件的影響。超聲輻照可激活 HMME 產生 ROS，結合 OMVs 的抑菌特性，可有效消滅細菌和生物膜。同時超聲活化還能增強 OMVs 的流動性，促進 OGP 的釋放。該策略是一種基于益生菌 OMVs 的抗菌成骨一體化方案，有望成為治療IAIs的新手段。

Figure 1. 涂層的設計策略。

Figure 2. 涂層的體外抗菌能力。

Figure 3. 涂層的體外成骨能力。

Figure 4. 涂層的體外免疫調節能力。

Figure 5. 涂層的體內骨修復效果。

該工作以題為“Engineered sonosensitive probiotics extracellular vesicles coating for ultrasound-driven anti-infection and immunoregulation in implant infection treatment”發表于《Chemical Engineering Journal》。文章第一作者為四川大學華西口腔醫院博士研究生韓明月和華西醫院本科生李碩元，通訊作者為四川大學華西口腔醫院的楊佼佼副研究員和四川大學華西醫院的王端副教授和周宗科教授。本工作得到了國家自然科學基金、四川省科技廳項目、四川大學研究項目和華西口腔醫院項目的資金支持。

全文鏈接：

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

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（責任編輯：xu）

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