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纳米海绵水凝胶治疗抗药性细菌感染

录入时间:2015-5-22 16:06:47

据国外媒体报道，美国加州大学圣迭戈分校的纳米科学工程师日前研发出了一种凝胶，这种凝胶中含有能够吸附细菌毒素的纳米海绵。这种凝胶有望用于治疗抗药性金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus，MRSA。这种细菌产生了对所有青霉素的抗药性，常常被称作“超级细菌”）导致的皮肤和伤口上的感染。在不使用抗生素的情况下，这种“纳米海绵水凝胶”能够把被抗药性金黄色葡萄球菌感染的小鼠皮肤上的损伤减小到最小。这项研究日前发表在学术期刊《先进材料》（Advanced Materials）上。
　　在制造这种纳米海绵水凝胶的时候，科学家把纳米海绵与水凝胶混合到一起。纳米海绵是一种纳米颗粒，能够吸附抗药性金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和其它对抗生素产生抗药性的细菌分泌出的危险的毒素，水凝胶是由水和多聚物组成的一种凝胶。在这种纳米海绵水凝胶中，水凝胶能够把纳米海绵控制保留在感染的部位，吸附掉细菌毒素。
　　“我们把纳米海绵和水凝胶这两种材料的优点结合了起来，生产出了一种能够治疗局部细菌感染的强有力的药物”，张良方（Liangfang Zhang）介绍说，他是加州大学圣迭戈分校Jacobs工程学学院的纳米工程学教授，这项研究的负责人，“纳米海绵很难单独的在局部组织上使用，因为它们会很快的扩散到身体的其它部位。通过把纳米海绵整合到水凝胶里，我们就能把它们控制保留在感染部位上。”
　　由于使用纳米海绵水凝胶治疗不需要使用抗生素，科学家们认为目前存在的细菌对抗生素的抗药性不太可能会对这种方法的有效性产生影响。不仅如此，由于治疗时不使用抗生素，这种治疗方法也不太可能导致细菌产生新的抗药性。
　　张良方的研究小组2013年曾在《自然纳米技术》杂志（Nature Nanotechnology）上发表过相关的研究，这项新的研究成果是在此前研究的基础上取得的新进展。张良方团队2013年的研究发现纳米海绵能够吸附血液中有害的细菌毒素，把这些毒素从它们的靶目标——红细胞上移除掉。在这项新的研究成果中，科学家发现移除掉细菌毒素有可能能够治疗耐药菌导致的细菌感染。
　　“治疗这类细菌感染的一种方法是把这些细菌毒素移除掉，这些毒素既是这些细菌攻击生物体的武器，又是这些细菌自我保护的盾牌”，张良方介绍说。“根据我们的猜想，移除掉这些毒素之后，这些细菌会变得异常脆弱，并且被彻底的暴露出来，这使机体的免疫系统能够轻易的杀灭掉这些细菌，无需使用药物。”
　　纳米水凝胶疗法

　　那么纳米海绵水凝胶疗法的治疗原理是什么样的呢？每一个纳米海绵都是一个由红细胞的细胞膜包裹的纳米颗粒。这些包裹的细胞膜把这些纳米海绵“化妆”成了红细胞，而红细胞是抗药性金黄色葡萄球菌分泌的有害毒素的靶目标。通过这种“伪装”，纳米海绵能够吸引这些有害的毒素，把它们从血液中去除掉。为了让这些纳米海绵移除掉某个特定位置（比如皮肤上感染的伤口）上的毒素，必须要使这个位置上始终含有大量的纳米海绵。水凝胶的作用就是把纳米海绵控制保留在这个区域。在需要治疗的位置上，每毫升的水凝胶中含有数十亿的纳米海绵颗粒。水凝胶上的孔洞非常小，这使纳米海绵不会从水凝胶中扩散出来，但对于细菌毒素来说，这些孔洞又非常大，使这些毒素能够进入水凝胶与纳米海绵相结合。
　　这项研究发现使用纳米海绵水凝胶进行治疗，能够减小抗药性金黄色葡萄球菌感染导致的皮肤损伤。在小鼠上的研究发现，与不治疗的小鼠相比，使用纳米海绵水凝胶进行治疗的小鼠皮肤上的损伤要小很多。
　　“在把纳米海绵水凝胶注射到感染位置之后，我们发现这些凝胶吸附了细菌分泌的毒素，避免了这些位置的血液、肌肉和组织进一步的损伤”，张良方说。
　　这项研究还发现水凝胶能有效的把纳米海绵控制保留在体内特定的区域。在把纳米海绵水凝胶注射到小鼠皮下两天后，接近80%的纳米海绵仍然保留在注射的位置。当注射的是没有混合水凝胶的纳米海绵时，注射两小时后就只有20%的纳米海绵还保留在注射的位置。多数的纳米海绵都已经扩散到周围的组织去了。

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