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  發生于深創口、大范圍創面或特殊人群（如糖尿病患者等）上的由細菌造成的嚴重傷口感染是臨床上經常需要應對的情況，一般采用抗生素對其進行治療。然而，由于抗生素耐藥性不斷上升、新抗生素研發困難、許多抗生素對格蘭氏陰性菌效果較差等諸多因素，抗生素效果不足的情況愈發普遍，因此我們迫切需要開發新的抗菌策略來應對這些挑戰。抗菌擬肽（AMPM）因具有廣譜抗菌活性、極好的蛋白酶穩定性、容易大規模合成且不易產生耐藥性等特點而被廣泛關注。然而，抗菌擬肽由于其非選擇性破膜機制所帶來的細胞毒性問題，目前鮮少被應用于臨床實驗中。

  湖南大學白玉罡教授課題組此前通過引入額外的原核靶向DNA結合機制及調節抗菌擬肽的交替兩親性顯著提高了抗菌擬肽的抗菌性能及選擇性殺滅能力。

  為了進一步提高抗菌擬肽的血液相容性，這項研究提出了一種新策略：兩親性掩蔽策略，即使用另一種被FDA批準的功能聚合物Pluronic F-127（PF127）與已建立的AMPM（PT-b1）復合，以部分和可逆地“中和”AMPM的膜破壞能力，從而提高其治療指數（TI）。該策略對具有多重抗菌機制的AMPMs極為有用，因為PF127只減弱AMPM造成真核細胞毒性的破膜機制，而不抑制該AMPM的其他抗菌機制。此外，PF127 與PT-b1復合后可以形成可注射和可吸收的溫敏抗菌水凝膠，該水凝膠可以有效促進傷口愈合并抑制細菌感染引發的炎癥。相關工作以” Improving the Hemocompatibility of Antimicrobial Peptidomimetics through Amphiphilicity Masking Using a Secondary Amphiphilic Polymer”為題發表在《Advanced Healthcare Materials》雜志上。 

圖1 PT-b1的抗菌機理、耐藥性及拯救哺乳動物細胞效果測試

  這項研究基于噴他脒丁類似結構設計合成了一系列寡聚脒。由于噴他脒丁能與DNA的小凹槽結合來抑制DNA的合成，并通過各種方法干擾DNA中的關鍵功能，因此該噴他脒丁類似結構的寡聚物庫中的抗菌擬肽不僅可以通過靜電與疏水相互作用對細菌膜造成損傷（圖1a），還能選擇性只結合細菌DNA，而不對哺乳動物細胞造成損傷（圖1d和圖1e）。同時，由于以上兩種選擇性機制使得PT-b1可在細菌體內產生較多的ROS，而在細胞體內則幾乎檢測不到（圖1g）。通過多重抗菌機理結合殺菌，使得細菌對PT-b1的耐藥性很難產生（圖1h）。這種抗耐藥性及選擇性殺滅的優勢同樣也體現在細菌和 NIH/3T3 細胞的共培養模型中（圖1i和圖1j），若在感染過程中未使用抗菌劑或僅使用已產生耐藥性的抗菌劑慶大霉素進行治療，A. baumannii-1可在24小時內快速繁殖，并最終殺死幾乎所有細胞（細胞活力 <20%）。然而，當使用8 μg/mL PT-b1對感染細菌的細胞進行治療時，所有細菌都被殺死且細胞可以維持其正常形態，同時也能使細胞的存活率提高至約60%。

圖2 PF127可以掩蔽PT-b1的兩親性并提高其血液相容性

  為了找到一種更加通用而不是基于結構修飾的方法來進一步提高抗菌擬肽的血液相容性，作者將PT-b1與二級兩親性功能聚合物PF127復合得到了一種對溫度敏感的水凝膠PF127-PT-b1，并對其血液相容性及體內外抗菌性能進行了一系列的表征（圖2）。實驗結果表明，PF127的復合作用可以部分掩蓋PT-b1的兩親性，降低其對細胞膜的破壞作用，而對PT-b1的抗菌活性沒有影響，從而提高了PT-b1的治療指數。

圖3 PF127-PT-b1的殺菌動力學、拯救血細胞效果及抗生物膜效果測試

  PT-b1和PF127-PT-b1具有快速的殺菌動力學。雖然PF127-PT-b1的殺菌速度在一定程度上被兩親性分子PF127減慢了，但與傳統抗生素美羅培南相比，該水凝膠體系仍具有一定的優勢（圖3a）。在菌血癥模型中，PF127-PT-b1可選擇性殺死全部的耐藥細菌A. baumannii-1，而幾乎不造成血細胞裂解（圖3b），相較于PT-b1引起5%的溶血率有很好的提升，這在實際應用到體內模型中時可能會造成較大影響。并且，PF127-PT-b1在與PT-b1可以抑制生物膜形成，甚至對已形成生物膜也有較好的清除作用（圖3c和圖3d）。由于PF127-PT-b1的HC₅ > 1000 μg/mL，而PT-b1的HC₅低至66 μg/mL，因此PF127與PT-b1的復合物在此研究中表現出更明顯的優勢。 

圖4 PF127-PT-b1促進MRSA感染的小鼠表皮傷口愈合

  最后，作者進一步建立了MRSA感染的小鼠表皮傷口模型，評價了PF127-PT-b1在活體動物上使用的安全性及對小鼠創面愈合的實際促進作用。實驗表明，PF127 和 PT-b1 的組合明顯更有優勢：在前 3 天的持續細菌定量研究中，PF127-PT-b1 的小鼠傷口區域的細菌殘存量最低，且與 PBS 組相比細菌剩余量可降低 5 -7個數量級（圖 4b）。 此外，PF127-PT-b1 治療促進了傷口愈合過程，在13天內傷口實現完全愈合，這比本實驗中任何其他治療組的愈合速率都快（圖 4c）。值得注意的是，僅經 PF127-PT-b1組藥物處理小鼠的免疫學組織切片中未觀察到PF127-PT-b1對小鼠的顯著毒性，表明PF127-PT-b1藥物治療組對小鼠的生物安全性較好（圖 4d）。綜上所述， PT-b1與功能聚合物PF127的復合不僅帶來了更好的治療效果，而且為傷口敷料的制備提供了新思路。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adhm.202200546