基于聚乙二醇化神经酰胺纳米囊泡载叶黄素治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)皮肤感染的创新研究

【字体: 时间:2025年04月01日 来源:BMC Microbiology 4

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  为解决耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)引发的皮肤感染及抗生素耐药问题,研究人员开展了以聚乙二醇化神经酰胺纳米囊泡(PCs)负载叶黄素(LUT)治疗 MRSA 皮肤感染的研究。结果显示 F5 配方效果显著,有望成为治疗 MRSA 感染的新手段。

  在医疗卫生领域,细菌感染一直是困扰人类健康的一大难题,而耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)更是其中的 “顽固分子”。MRSA 作为金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S. aureus)的耐药亚型,对多种抗生素产生抗性,使得相关感染的治疗愈发棘手。在全球范围内,MRSA 引发的医院感染和社区获得性感染屡见不鲜,导致患者死亡率上升。同时,新冠疫情期间抗生素的不合理使用,进一步加剧了抗菌药物耐药(Antimicrobial Resistance,AMR)问题,让 MRSA 感染的防控雪上加霜。寻找新型有效的治疗方法迫在眉睫,在此背景下,来自开罗大学药学院等机构的研究人员开展了一项关于利用聚乙二醇化神经酰胺纳米囊泡(Polyethylene glycolated cerosomes,PCs)负载叶黄素(Luteolin,LUT)治疗 MRSA 皮肤感染的研究,相关成果发表在《BMC Microbiology》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,采用薄膜水化法(Thin Film Hydration technique,TFH)制备 LUT 负载的 PCs;通过 23 全因子设计优化配方,筛选出最优配方;运用多种体外分析技术,如差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、体外释放实验等对制剂进行表征;利用多种实验检测抗菌活性、抗病毒力活性,包括测定最低抑菌浓度(Minimum Inhibitory Concentration,MIC)、最低杀菌浓度(Minimum Bactericidal Concentration,MBC)、生物膜抑制实验等;构建体内小鼠皮肤感染模型评估疗效 。

下面来看具体的研究结果:

  1. 配方优化与表征:通过 23 全因子设计考察了神经酰胺用量、边缘激活剂(Edge Activator,EA)类型和用量对 PCs 的影响。结果表明,这些因素显著影响包封率(Entrapment Efficiency,EE%)、粒径(Particle Size,PS)和 zeta 电位(Zeta Potential,ZP)。例如,增加神经酰胺用量提高 EE% 但增大 PS,Brij52 比 BrijO20 制备的 PCs 具有更高 EE% 和更大 PS。最终确定 F5 为最优配方,其具有较高 EE%、合适粒径和较高 ZP 绝对值。DSC 分析显示,LUT 在 F5 中从结晶态转变为无定形态。体外释放实验表明,F5 在 24h 的药物释放率(78.1 ± 1.8%)远高于 LUT 悬浮液(18.3 ± 2.1%)。
  2. 抗菌活性研究:对比 F5 和 LUT 悬浮液对 MRSA 的抗菌活性,F5 的 MIC 值(187.5μg/mL)远低于 LUT 悬浮液(1500μg/mL),但两者均无杀菌活性。这表明 F5 通过增强药物在细菌细胞的积累和渗透,提高了抗菌效果。
  3. 抗病毒力活性研究:F5 在抑制生物膜形成方面表现出色,在 0.25× 和 0.5×MIC 浓度下,对多数测试菌株的生物膜抑制率显著高于 LUT 悬浮液。在抗色素生成方面,F5 能抑制 MRSA 菌株产生 staphyloxanthin 色素,降低其逃避宿主免疫系统的能力。对于 α - 溶血素(α -hemolysin,Hla)活性,F5 在 0.25× 和 0.5×MIC 浓度下能显著抑制多数测试菌株的 Hla 活性,减轻细菌对宿主细胞的损伤。
  4. 对细菌结构的影响:扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)观察发现,F5 处理后,MRSA USA300 的生物膜被破坏,细胞粘附和聚集减少。透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)显示,F5 处理后的细菌细胞壁和细胞膜受损,细胞质泄漏,表明 F5 可破坏细菌的结构完整性。
  5. 体内实验验证:在小鼠皮肤 MRSA 感染模型中,F5 治疗组的皮肤损伤恢复情况与阳性对照 2% 夫西地酸组相似,且细菌载量显著低于阴性对照组和 LUT 悬浮液组。虽然 F5 和 LUT 悬浮液在控制感染扩散方面对脾脏细菌计数的影响无显著差异,但 F5 在整体上展现出优于 LUT 悬浮液的抗菌活性。

研究结论和讨论部分指出,本研究成功开发了 LUT 负载的 PCs,经优化得到的 F5 配方在体外和体内实验中均表现出对 MRSA 的强大抑制作用。F5 不仅能有效抑制 MRSA 的生长,还能显著降低其毒力因子的活性,破坏细菌的生物膜和细胞壁结构。在体内实验中,F5 治疗效果与临床常用的夫西地酸相当,展现出良好的治疗潜力。这一研究成果为 MRSA 皮肤感染的治疗提供了新的策略和方法,有望在未来临床治疗中发挥重要作用,为解决 MRSA 感染难题带来新的希望,推动抗菌药物研发领域的发展 。
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