贻贝启发的抗菌涂层可以用于对抗病原体感染和传播

来自UAB和ICN2的研究人员开发了一种创新材料，可以对抗病原体、感染和抗菌素耐药性的传播。它的灵感来自于贻贝分泌的附着在岩石上的物质，它可以用作保护医疗保健织物的涂层，并提供了一种有效的替代常用材料，如纸、棉花、外科口罩和商业膏药。这项研究发表在《化学工程杂志》上。

　　

来自UAB和ICN2的研究人员开发了一种创新材料，可以对抗病原体、感染和抗菌素耐药性的传播。它的灵感来自于贻贝分泌的附着在岩石上的物质，它可以用作保护医疗保健织物的涂层，并提供了一种有效的替代常用材料，如纸、棉花、外科口罩和商业膏药。这项研究发表在《科学》杂志上化学工程杂志。

抗生素的过度使用导致了抗菌素耐药性(AMR)的发展，对全世界的公共卫生构成了日益严重的威胁。当细菌随着时间的推移而发生变化，不再对药物、抗生素和其他相关抗微生物药物产生反应时，就会发生抗生素耐药性，使感染更难治疗，并增加病原体传播、严重疾病和死亡的风险。事实上，世界卫生组织(WHO)和联合国(UN)报告称，抗生素耐药性对全世界的人类健康构成重大威胁，到2050年可能超过癌症，成为世界上主要的死亡原因。在这种情况下，开发新型和更有效的抗菌材料对于减少病原体传播从而预防感染至关重要。相关的是控制卫生环境中的细菌种群，如医院和其他卫生保健单位，以避免所谓的医院感染，主要是由于细菌定植在生物医学表面。

今天，这种类型的感染是工业化国家的第六大死因，在发展中国家要高得多，特别影响免疫功能低下和重症监护病人(例如烧伤)以及患有糖尿病等慢性疾病的病人。在可能传播细菌种群的不同材料中，织物是病人护理的一个组成部分:从医生、外科医生和护士的衣服到医用窗帘、床单、枕套、口罩、手套和绷带，这些都直接与缝合线和伤口接触。由于这些原因，医用织物抗菌涂料已成为一个非常活跃的研究领域。

来自UAB生物化学和分子生物学系、UAB神经科学研究所(INc-UAB)和加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所(ICN2)的研究人员开发了一系列生物相容性和生物启发涂料，这些涂料是由儿茶酚衍生物和氨基末端配体之间的共聚合产生的。在此基础上，他们证明了使用这些贻贝启发的涂层作为有效的抗菌材料，基于它们在空气和潮湿大气中随时间发生化学进化的能力，有利于持续形成活性氧(ROS)。事实上，除了形成活性氧外，合成方法还会产生过量的表面游离氨基，从而导致病原体膜的破坏。

UAB教授Victor Yuste ICN2研究员Salvio Suárez解释说:“涂层中的主要成分之一(儿茶酚和多酚衍生物)存在于贻贝分泌的链中，这些链负责在极端条件下(盐水下)粘附在岩石上。”“事实上，我们开发的涂层受到这种生物的启发，使它们能够粘附在几乎任何类型的表面上，此外，它们对不同的环境条件(如湿度或流体的存在)具有很强的抵抗力。此外，与其他最终产生耐药性并因此迅速失去有效性的杀菌系统相比，天然化合物有助于获得更多可生物降解、生物相容性更低的抗菌素耐药性材料。”

所有常用的卫生设备，如纸、棉、外科口罩和商业膏药，都表现出内在的多途径抗菌活性，对广泛的微生物物种具有快速反应。这包括对极端环境条件产生耐药性的微生物(如枯草芽孢杆菌)，以及被认为是导致当前许多感染的主要来源的病原体，特别是在卫生保健设施中获得的感染。这些病原体包括来自革兰氏阴性菌(大肠杆菌和铜绿假单胞菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌- MRSA和粪肠球菌)的多重耐药微生物。这些材料还显示出对白色念珠菌和耳念珠菌等真菌的功效。

此外，在潮湿的环境中，如存在呼吸道飞沫和/或其他生物流体的医疗环境中，证明了其有效应用，从而降低了间接接触传播的风险。这种抗菌活性归因于直接接触杀灭过程，其中病原体最初通过儿茶酚分子和其他多酚衍生物附着在涂层上。然后，一个多途径的抗菌作用被激活，主要集中在持续产生生物安全水平的活性氧和与暴露在表面的质子氨基的静电相互作用。这些抗菌机制诱导了对病原体的快速(细菌180分钟，真菌24小时)和有效(超过99%)的反应，对微生物造成了不可逆转的损害。

这些创新的涂料遵循简单的一步和可扩展的合成在温和的条件下，使用经济实惠的材料和绿色化学为基础的方法。此外，其成分的多酚性质和不需要额外的外部抗菌剂，增强了仿生涂层的简单性，避免了AMR的诱导及其对宿主细胞和环境的细胞毒性作用。值得一提的是，不同的参数，如颜色，厚度和附着力进行了微调，从而为最终材料应用的不同需求提供了适应性的解决方案。总的来说，设计的仿生涂层已经显示出进一步转化为临床的巨大潜力，因为它们代表了现有抗菌材料的可行替代方案。

这项研究是UAB(生物化学和分子生物学以及神经科学研究所的教授Víctor J. Yuste)和ICN2 (Daniel Ruiz-Molina和Salvio Suárez-García)研究人员合作的结果。该研究的第一作者是UAB生物化学和分子生物学系的博士生jos<s:1> Bola?os-Cardet。