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蘭州大學(xué)王凱榮教授課題組 ACS Nano:一種由天然抗菌肽和ADP構(gòu)建的多功能水凝膠
2022-05-14  來源:高分子科技

 

1. J-1-ADP水凝膠的構(gòu)建及應(yīng)用


  腹腔粘連是腹腔手術(shù)最為常見且嚴(yán)重的并發(fā)癥,嚴(yán)重影響患者的健康狀況和生活質(zhì)量,目前臨床上仍亟需發(fā)展有效的粘連預(yù)防及治療措施。手術(shù)創(chuàng)傷、術(shù)后出血以及術(shù)后感染是組織粘連形成的主要誘因。當(dāng)前,水凝膠材料由于其可注射性而可以覆蓋不規(guī)則傷口,其在止血、傷口愈合和抗粘連等方面的應(yīng)用引起了研究者的極大關(guān)注。近期,蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院王凱榮教授課題組利用從蜜蜂蜂王漿中分離得到的天然抗菌肽J-1與腺苷二磷酸(ADP)溶液,在近生理pH環(huán)境通過多肽自組裝為納米纖維,進(jìn)而交聯(lián)成納米纖維網(wǎng)絡(luò)而制備成J-1-ADP多肽水凝膠,該水凝膠的制備過程中沒有添加任何化學(xué)交聯(lián)劑 (如圖2所示)。


 

2.  抗菌肽J-110 mMADP鈉鹽中形成水凝膠。左圖為水凝膠在小瓶中的形態(tài),右圖為該水凝膠的掃描電鏡纖維結(jié)構(gòu)。


  抗菌肽J-1具有良好的廣譜抗菌活性,而ADP是最早發(fā)現(xiàn),也是人體內(nèi)最重要的能誘導(dǎo)血小板聚集的物質(zhì),其可激活血小板,誘導(dǎo)血小板聚集而加速凝血過程。該制備策略將抗菌肽的抗菌活性和ADP的凝血活性賦予了該水凝膠,其對革蘭氏陽性菌株 S. aureus,及其耐藥株MRSA, 革蘭氏陰性菌株 E. coli,真菌 C. albicans都表現(xiàn)了良好的抑菌/殺菌活性(如圖3所示);在體外凝血試驗(yàn)及小鼠肝臟出血模型中均表現(xiàn)了良好的凝血性能(如圖4所示);該水凝膠在大鼠腹壁缺損-盲腸磨損動(dòng)物模型中顯示了良好的防粘連活性(如圖5所示)。此外,由于該水凝膠是由天然活性肽與生理活性物質(zhì)通過物理交聯(lián)而制成,因此其具有良好的生物相容性 (如圖6所示)。因此,該研究可能為功能多肽水凝膠的設(shè)計(jì)、合成提供一種新的策略,或可為預(yù)防臨床術(shù)后粘連提供一種替代材料。


3. J-1-ADP水凝膠對金黃色葡萄球菌、MRSA、大腸桿菌和白色念珠菌的增殖及菌落形成的影響。



4. J-1-ADP水凝膠的體外、體內(nèi)凝血實(shí)驗(yàn)。ABCD分別為水凝膠的全血凝血,血漿凝血,血小板激活及血小板粘附實(shí)驗(yàn);E為小鼠肝臟出血模型凝血實(shí)驗(yàn),F為凝血時(shí)間,G為出血質(zhì)量。 



5. J-1-ADP水凝膠在大鼠腹壁缺損?盲腸磨損模型中抗粘連作用。A為術(shù)后7天,14天腹壁粘連的代表圖片;BC為不同組的術(shù)后粘連評分。 



6. J-1-ADP水凝膠的生物相容性實(shí)驗(yàn)。ABC為其血液相容性研究;DE為其與哺乳動(dòng)物細(xì)胞相容性研究;FG為其免疫相容性研究。


  該項(xiàng)工作以An Injectable Peptide Hydrogel Constructed of Natural Antimicrobial Peptide J-1 and ADP Shows Anti-Infection, Hemostasis, and Anti-Adhesion Efficacy” 為題發(fā)表在ACS Nano上(ACS nano 2022, DOI:10.1021/acsnano.1c11206)。文章第一作者是蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2018級博士研究生周靜靜2019級博士研究生張翰儒為共同第一作者,蘭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院王凱榮教授和閻文錦教授為該論文通訊作者。該研究得到了中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院多肽研究創(chuàng)新單元醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目,國家自然科學(xué)基金委員會(huì)和甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。 


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c11206 

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