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江西師大譚宏亮教授團隊《Nat. Commun.》: 具有ATP響應性的智能前藥體系用于抗菌和創面細菌感染治療

2022-08-14 來源：高分子科技

細菌感染的高發病率和死亡率嚴重威脅著人類公共健康。抗生素是治療細菌感染的常規藥物，但是抗生素的長期過度使用極易導致細菌的耐藥性，結果降低治療效果。近年來，前藥治療被認為是一種前景廣闊的細菌感染治療策略。其中，吲哚-3-乙酸（IAA）是一種被廣泛證明的典型前藥代表，它可以通過與辣根過氧化物酶（HRP）發生氧化反應釋放活性氧自由基（ROS）來發揮治療作用。然而，因為IAA和HRP的時空分布差異性以及IAA易被預活化等問題的存在，HRP/IAA前藥體系的治療效果還需極大地提高。

圖1. HiZP的制備及抗菌原理。

近日，江西師范大學化學化工學院譚宏亮教授團隊通過液滴微流控技術合成了一種具有ATP響應性的智能HRP/IAA前藥體系（圖1）。該前藥體系（HiZP）利用ZIF-8納米顆粒和pAAm水凝膠微球的協同作用，不僅實現了IAA和HRP在單個載體的同時空分布，而且還有效避免了IAA被HRP預活化，從而極大提高了ROS產率和抗菌性能。更重要的是，該研究結合細菌自然生長過程中分泌ATP的特點，還實現了HiZP的智能抗菌作用。研究發現，HiZP一旦被活細菌分泌的ATP激活，其產生的ROS會破壞細胞膜而導致細菌體內的ATP泄露，結果加速HiZP的激活而進一步提高抗菌性能。同時，ROS的強氧化性能不僅使得HiZP具備優異的廣譜抗菌性能，而且對耐藥性細菌也具有優異的殺菌效果。在體外感染模型中，HiZP表現出了良好的生物相容性和促進傷口愈合能力（圖2）。

圖2. 利用HiZP治療創面細菌感染。

該工作以“Adenosine triphosphate-activated prodrug system for on-demand bacterial inactivation and wound disinfection”為題發表在《Nature Communications》上（Nat. Commun. 2022, 13, 4712）。江西師范大學化學化工學院碩士生翁宇豪為論文第一作者，譚宏亮教授為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和江西自然科學基金的支持。
該工作是該團隊在仿生催化與譜學分析研究工作的最新進展之一。近年來，該團隊結合酶和納米酶的催化特點，利用水凝膠和金屬有機框架為載體材料，在模擬細胞催化行為（Nat. Commun. 2017, 8, 663；Chem. Eng. J. 2021, 425, 131482）、細菌感染治療（Chem. Eng. J. 2022, 442, 136153）、標志物檢測（Chem. Eur. J. 2019, 25, 9629；ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 30882）等方面，開展了一系列創新性工作。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-32453-3

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（責任編輯：xu）

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