微生物智能响应纳米载药系统的构建及其在抗细菌感染方面的研究与应用

Infection is the sigle largest contributor to increased morbidity and motality in burns patients. Meanwhile, the overuse of antibiotics for infection is the major cause of antibiotic resistance of bacteria, which is of great harm to human health. The rational of the work presented here is to synthesize and optimize a nano-drug carrier delivery system which is sensitive to microbiological environment. The project to be discussed here incorporates lipid based "nanocapsules (vesicles) into hydrogels. The vesicles partially mimic the eukaryotic outer cell membrane, in that they are sensitive to toxins released by pathogenic bacteria. The study includes (1) to investigate the triggerred release of the system by studying the interaction of liposomes and pathogenic bacteria; (2) to develop the prototype dressing for burn wound infection and to study the efficacy of its antimicrobial property; (3) to develop an in-situ infectino detection sensor coating for urinary catheters and to study the efficacy of antimciboail behaviors of the coating.

细菌感染及抗生素耐药问题一直是医学上的一大挑战，抗生素耐药除与耐药菌株大量产生有关外，还与致病菌在人体内以生物膜（biofilm) 形式存在有关。为克服抗生素过度使用，及时、快速判断细菌感染 ，本文拟合成和设计一种病原微生物智能响应性纳米脂质体囊泡，以病原菌对真核宿主细胞致病机理为依据 ，合成和优化类细胞膜结构的脂质体纳米传感器/抗菌体系。病原菌通过释放侵袭性酶破坏微囊结构，触发内含物（荧光素/抗菌药物）响应释放，达到触发即响应，不触发不响应效果。本课题以此为基础构建功能纳米传感器载药系统应用于细菌感染的临床诊断和研究。内容包括：（1）研究载药系统与病原微生物相互作用机制，这是构建载药系统及其后续应用研究的基础；（2）智能响应高级敷料原型的构建在伤口感染早期诊断和抗菌机制的研究；（2）智能响应传感器涂层的构建在人工导尿管置入期间原位检测细菌感染及后续抗菌机制的研究。

细菌感染及抗生素耐药问题一直是医学上的一大挑战，抗生素耐药除与耐药菌株大量产生有关外，还与致病菌在人体内以生物膜形式存在有关。为克服抗生素过度使用，及时、快速判断细菌感染，本课题拟合成和设计一种病原微生物智能响应性纳米脂质体囊泡，以病原菌对真核宿主机理为依据，合成和优化类细胞膜结构的脂质体纳米传感器/抗菌体系。病原菌通过释放侵袭性酶破坏微囊结构，触发内含物（荧光素/抗菌药物）响应释放，达到触发即响应，不触发不响应效果。本课题以此为基础构建功能纳米传感器载药系统应用于细菌感染的临床诊断和研究。内容包括：（1）研究载药系统与病原微生物相互作用机制，这是构建载药系统及其后续应用研究的基础；（2）智能响应高级敷料原型的构建载伤口感染早期诊断和抗菌机制的研究；（3）智能响应传感器涂层的构建在人工导尿管置入期间原位检测细菌感染及后续抗菌机制的研究。本项目成功构建了基于脂质体微生物智能响应抗菌材料，该材料作为载药体和颜色指示传感器，既可以包裹到水凝胶材料中作为敷料，也可以作为植介入体涂层。在病原微生物存在时，响应病原微生物并同时释放抗菌药物/荧光素。本项目建立了一种普适的智能响应体系，既可以抗菌，又可以作为传感器通过直观颜色变化作为诊断手段，达到诊断-治疗一体化，为临床上细菌感染的早期诊断提供新思路、新技术、新方法，为其潜在临床应用提供实验基础和理论依据。基于该基金项目，目前申请人作为第一作者和通讯作者已发表三篇相关方向论文。