新的藥物輸送系統僅在細菌存在時才釋放治療性貨物

布朗大學的一個研究小組開發了一種新的響應材料，該材料只有在存在病原菌時才能釋放封裝的貨物。這種材料可用于制造對迅速蔓延的感染做出快速反應的傷口敷料，但只能按需提供藥物。

研究人員說，面對全球抗生素耐藥性危機，這一發展尤其重要，因為這種材料可以幫助對抗感染，同時也解決耐藥性問題。

“我們開發了一種細菌觸發的智能藥物輸送系統，”領導該材料開發的布朗工程學院副教授AnitaShukla說。“我們的假設是，像這樣的技術可以減少有效治療所需的藥物量，也可以減少副作用和耐藥性的可能性。”

ACSAppliedMaterialsandInterfaces雜志上描述了這種新材料，它是一種水凝膠——一種水合聚合物網絡。水凝膠具有高度的生物相容性，可用于封裝一系列納米顆粒或小分子治療劑。它們通常用于傷口敷料。“智能”或響應性水凝膠正在成為有前途的藥物輸送平臺。它們可以對局部環境做出反應——根據溫度、pH值或其他因素加速或減緩藥物的釋放。

對于這種新材料，Shukla和她的團隊開發了一種對β-內酰胺酶敏感的水凝膠，β-內酰胺酶是由多種有害細菌釋放的一類酶。β-內酰胺酶的存在會導致材料的交聯聚合物網絡降解，釋放其中的治療性納米顆粒。

“有趣的是，β-內酰胺酶實際上是抗生素耐藥性的主要原因，因為它們會破壞β-內酰胺抗生素，這是我們最常用的一些抗生素，”舒克拉說。“但我們已經采用了這種細菌防御機制并將其用于對抗細菌。”

在一系列實驗室實驗中，Shukla和布朗研究生團隊表明，這種材料確實對β-內酰胺酶敏感，只有在存在β-內酰胺酶或產生β-內酰胺酶的細菌時才會釋放納米顆粒貨物。否則，該材料會將其貨物密封起來。該團隊計劃繼續開發和測試這種材料，最終在臨床環境中作為一種可以應對緊急感染的傷口敷料。

“我們認為這確實有可能轉化為臨床，”舒克拉說。“我們正在繼續朝著這個方向努力。”

該研究的其他作者是布朗生物醫學工程中心的DahliaAlkekhia和CassiLaRose。