华中农业大学韩鹤友教授团队：“多米诺”纳米反应器用于细菌感染精准治疗

来源：X一MOL资讯

抗生素的过度使用已成为当前全世界面临的严峻公共卫生问题，由此带来的危害是显而易见的——犹如打开了“潘多拉的魔盒”，细菌产生了耐药性，甚至出现了“超级细菌”，造成抗生素对细菌感染治疗效果的显著下降甚至失效。因此，人们正在面临一场没有硝烟的战争。近日，华中农业大学的韩鹤友教授团队制备了一种“多米诺”纳米反应器，能够捕获毒素并刺激机体免疫反应，达到了药物治疗和免疫治疗的协调抗菌效果。

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是世界卫生组织确认的对人类健康构成巨大威胁的十几个耐抗生素“超级细菌”之一，被列为威胁公共卫生的六种“高度优先”病原体之一，具有多重抗药性。它从发现至今，已经在全球肆虐，是医院内和社区感染的重要病原菌之一。MRSA能够分泌多种毒力因子，使其在宿主中定殖、侵袭和复制，这些毒力因子可以靶向并破坏细胞膜，并在细胞内发挥作用，并且对其靶细胞具有高度特异性。Hlα毒素（α-溶血素）是金黄色葡萄球菌分泌的一种穿孔蛋白类溶血素，损伤人和动物的红细胞、血小板，促进小血管平滑肌收缩、痉挛，导致毛细血管流阻滞和局部缺血坏死。

本研究中，韩鹤友教授团队巧妙地利用了α-溶血素能够在细胞膜上穿孔这一特性，通过负载抗菌药物和反应底物，仿生构建了一种类细胞膜包裹的“多米诺”纳米反应器，实现了细菌毒素触发的级联反应和药物的靶向及可控释放。这个“多米诺”过程能够进一步刺激机体免疫反应，达到了药物治疗和免疫治疗的协调抗菌效果。当纳米反应器处于室温（25℃）时，内层为固态的相转换材料能够很好地保护过氧化钙和“利福平”以防止其释放；当温度达到37℃（相转换温度）时，内层的相转换材料会由固态转变为液态，一旦遇到金黄色葡萄球菌，细菌分泌的毒素被纳米反应器捕获并在其表面打孔，水分子通过孔道进入纳米反应器与纳米过氧化钙反应产生过氧化氢，而过氧化氢进一步分解产生氧气会使纳米反应器体积膨胀，从而会促进抗生素的大量释放，达到抗菌，清除毒素并促进伤口愈合的效果。

与此同时，纳米反应器可以有效的吸附细菌毒素（nano-toxin）形成原位抗体，但不破坏毒素的结构，同时使毒素失去活性，降低对正常细胞膜的损伤。被捕获的纳米毒素通过血液循环呈递给淋巴细胞，刺激机体产生免疫反应并分泌具有中和效应的抗体，实现了对体内毒素的有效中和，最终达到了药物治疗和免疫治疗的协调抗菌效果。

该成果发表在Nature Communications 上，华中农业大学化学生物学方向的博士研究生吴阳和青年教师宋智勇博士为该论文的共同第一作者，韩鹤友教授为通讯作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Endogenous stimulus-powered antibiotic release from nanoreactors for a combination therapy of bacterial infections

Yang Wu, Zhiyong Song, Huajuan Wang, Heyou Han

Nat. Commun., 2019, 10, 4464, DOI: 10.1038/s41467-019-12233-2

韩鹤友教授简介

华中农业大学农业微生物学国家重点实验室固定研究人员，教育部新世纪优秀人才，武汉市学科带头人，湖北省自然科学基金创新团队带头人，美国化学会会员，中国化学会会员，全国林业生物质材料标准化技术委员会委员；湖北省化学与化工学会常务理事；享受湖北省政府专项津贴和国务院政府特殊津贴。

主要研究方向为纳米生物分析、肿瘤纳米靶向治疗、纳米材料抗菌抗病毒应用研究等，以第一作者或通讯作者在Chemical Society Reviews, Advanced Materials, Science Advances, Nature Communications, ACS Nano, Advanced Functional Materials, Analytical Chemistry 等国际重要专业学术期刊发表SCI论文120多篇。

https://www.x-mol.com/university/faculty/40467