天津大學(xué)吳水林領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在智能催化領(lǐng)域取得了重大發(fā)現(xiàn)。他們的研究論文題為“仿生巨噬細(xì)胞–Fe3O4@PLGA粒子觸發(fā)智能催化殺死多藥耐藥大腸桿菌”已發(fā)表在《工程》雜志上。
由多重耐藥(MDR)革蘭氏陰性菌(例如多重耐藥大腸桿菌(E.coli))引起的感染給全世界的醫(yī)療保健專業(yè)人員帶來了重大挑戰(zhàn)。
缺乏安全的抗生素以及與抗感染療法相關(guān)的高死亡率促使研究人員探索創(chuàng)新的解決方案。天津大學(xué)的研究團隊受巨噬細(xì)胞選擇性生物催化特性的啟發(fā)，開發(fā)了一種仿生智能催化方法，該方法有望在不損害正常細(xì)胞的情況下對抗多藥耐藥大腸桿菌感染。
該智能催化系統(tǒng)由兩個主要部分組成：作為智能控制中心的活巨噬細(xì)胞(MΦ)和作為芬頓反應(yīng)催化劑的Fe3O4@聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)納米顆粒。
MΦ–Fe3O4@PLGA顆粒也稱為智能催化顆粒，通過產(chǎn)生過氧化氫(H2O2)和脂滴(LD)，對MDR大腸桿菌表現(xiàn)出選擇性生物催化活性。RNA測序數(shù)據(jù)分析表明，這一過程激活脂質(zhì)代謝和聚糖生物合成和代謝途徑。
智能催化顆粒產(chǎn)生的H2O2與Fe3O4@PLGA反應(yīng)形成劇毒的羥基自由基(·OH)，而LD則含有專門針對MDR大腸桿菌的抗菌肽。
•OH與抗菌肽的組合可有效對抗MDR大腸桿菌，體外抗菌效率高達(dá)99.29%±0.31%。此外，MΦ–Fe3O4@PLGA顆粒的智能催化功能即使在多次傳代后仍保持完整，表明其長期有效性。
仿生智能催化劑的潛力不僅僅局限于治療耐多藥細(xì)菌引起的感染。這個概念也有望解決其他疾病。該研究小組的研究結(jié)果為利用巨噬細(xì)胞和納米粒子的特性來對抗各種疾病的創(chuàng)新療法的開發(fā)鋪平了道路。
《工程》化學(xué)、冶金與材料工程學(xué)科主編張楠對仿生智能催化的未來表示樂觀。
“這項研究證明了MΦ–Fe3O4@PLGA顆粒作為有效且安全的抗菌劑的巨大潛力。PLGA和Fe3O4納米顆粒已被美國FDA批準(zhǔn)用于人類，這一事實進(jìn)一步增強了前景其臨床應(yīng)用方法。”
盡管該研究呈現(xiàn)出令人興奮的可能性，但活細(xì)胞的臨床應(yīng)用目前受到培養(yǎng)條件的限制。然而，該團隊的開創(chuàng)性工作為進(jìn)一步探索和開發(fā)針對多種疾病的仿生智能催化系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
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