科学家开发智能绷带：一“看到”细菌，便会释放抗生素

抗生素的过度使用是细菌耐药性的关键驱动因素之一。在正确的时间，使用合适量的抗生素有助于减缓这一过程，但判断起来可能很棘手。

近日，布朗大学的科学家发表论文称，他们开发了一种新材料，只在病原菌存在时才能释放药物。当用作“智能”绷带时，水凝胶可以在感染开始时按需提供药物。

这种水凝胶由交联的聚合物网络组成，可以容纳大量纳米颗粒，例如抗生素，这些纳米颗粒将保持紧密锁定。然而，这种材料的设计使这些聚合物在遇到称为β-内酰胺酶的酶时会降解，这种酶由许多病原菌产生，反过来又会释放纳米颗粒。

研究作者Anita Shukla说：“有趣的是，β-内酰胺酶实际上是抗生素耐药性的主要原因，因为它们会破坏β-内酰胺抗生素（我们常用的一种抗生素）。但我们已经采用了这种细菌防御机制，并将其用于对抗细菌。”

该团队在实验室培养皿和猪皮样本中测试了该技术，使用的荧光纳米粒子在释放时可以清楚地追踪。研究发现，水凝胶释放了它们的有效载荷以响应产生β-内酰胺酶的细菌，而其他细菌酶并没有降解结构，这表明该技术对某些细菌的选择性优于其他细菌。

Shukla表示，这样的技术可以减少有效治疗所需的药物量，也可以减少副作用和耐药性的可能性。例如，类似的控释水凝胶已被测试为对抗癌症的一种方式，通过释放抗癌药物来响应肿瘤微环境的酸度和温度。

该研究论文题为“β-Lactamase-Responsive Hydrogel Drug Delivery Platform for Bacteria-Triggered Cargo Release”，已发表在ACS Applied Materials and Interfaces上。

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论文原文：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c02614