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通過肽聚合物的修飾 可生成有效且生物相容的抗菌表面
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當(dāng)前，植入式生物材料和醫(yī)療設(shè)備的使用在診斷、預(yù)防和治療疾病的現(xiàn)代醫(yī)療保健系統(tǒng)帶來了巨大的幫助。像導(dǎo)管、起搏器和隱形眼鏡等植入裝置的使用，恢復(fù)人們的健康的同時也提高了他們的生活質(zhì)量。然而，植入設(shè)備也伴隨著細(xì)菌感染風(fēng)險，給人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。據(jù)報道，美國每年用于醫(yī)療保健相關(guān)感染的費用約為280億-450億，其中超過60%與醫(yī)療設(shè)備有關(guān)。 盡管抗生素已被廣泛用于治療細(xì)菌感染，但抗生素的過度使用和誤用導(dǎo)致了臨床實踐中耐藥(MDR)細(xì)菌的快速出現(xiàn)和傳播。傳統(tǒng)抗生素對耐藥細(xì)菌的殺滅效果較低，嚴(yán)重威脅人類的生命安全。因此，人們探索了對抗細(xì)菌感染的替代策略，如對材料進(jìn)行抗菌改性。除了抗菌性能外，優(yōu)化其長期抗菌活性和對哺乳動物細(xì)胞的低細(xì)胞毒性始終是一個重要的考慮因素。 華東理工大學(xué)一研究團(tuán)隊在《Bioactive Materials》雜志發(fā)布研究成果“Effective and biocompatible antibacterial surfaces via facile synthesis and surface modification of peptide polymers”，在該篇綜述中，闡明了一種肽聚合物90:10 DLL：BLG的簡單表面修飾，使材料表面具有抗菌性能;同時其改性的熱塑性聚氨酯(TPU)表面在體內(nèi)外均顯示出板光譜的抗菌性能和良好的生物相容性;這種接觸式殺菌表面顯示出巨大的實際應(yīng)用潛力，可用于對抗與可植入材料和設(shè)備相關(guān)的細(xì)菌感染。 圖片 宿主防御肽(HDP)是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分，可以抵抗微生物感染并調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)。自Boman博士從Cecropia蛾中分離出第一個HDP以來，已經(jīng)鑒定出了大量天然HDP。 人們普遍認(rèn)為，HDP是廣譜抗菌劑，由于其一般的膜靶向機(jī)制而對藥物耐藥性不敏感。然而，HDP在結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性、大批量制備中的挑戰(zhàn)以及固相肽合成的高成本等缺點方面限制了其實際應(yīng)用。為了克服HDP的固有缺點，科研學(xué)者們已經(jīng)合成并研究了越來越多的模仿HDP的聚合物。 圖片 在HDP模仿聚合物進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)抗微生物活性是代替的HDP[的剛性二級結(jié)構(gòu)依賴于一個全局兩親構(gòu)象。表明柔性聚合物主鏈可用于取代肽主鏈以具有兩親構(gòu)象。為了遵循兩親結(jié)構(gòu)，已探索了HDP模擬物，例如β肽聚合物，α肽聚合物，聚(2-惡唑啉)和聚(芐基醚)。它們具有廣譜性，生物相容性，耐蛋白酶性，并且在合成中具有成本效益。然而，非常需要在細(xì)菌感染發(fā)生后預(yù)防與植入物相關(guān)的感染，而不是進(jìn)行抗菌治療。 受HDP模擬物在溶液中的出色性能的鼓舞，HDP模擬物已附著在表面上，以防止與植入物相關(guān)的感染。在以前的工作中，我們證明了表面束縛的HDP模擬物具有出色的抗菌活性和生物相容性。等離子體活化還用于熱塑性聚氨酯(TPU)表面的抗菌改性。改性后的表面表現(xiàn)出有效的抗菌活性，并具有長期的殺菌性能，這暗示了在生物醫(yī)學(xué)材料應(yīng)用中的巨大潛力。 華東理工大學(xué)研究團(tuán)隊報道了六甲基二硅疊氮化鋰(LiHMDS)在氨基酸N-羧基酐(NCA)上引發(fā)的超快聚合反應(yīng)，以制備用于高通量功能篩選潛在抗菌肽聚合物的肽聚合物庫。我們選擇外消旋氨基酸D，L-賴氨酸作為肽聚合物的單體，以增加抗蛋白水解的穩(wěn)定性。在獲得的肽聚合物中，肽聚合物(D，1-賴氨酸)：(γ-芐基-1-谷氨酸)= 90:10(DLL：BLG = 90:10)對溶液中的多種細(xì)菌表現(xiàn)出有效的抗菌活性。 圖片 由LiHMDS引發(fā)的NCA聚合合成肽聚合物(DLL：BLG = 90：10) 在這項研究中，探索出了一種簡便且具有成本效益的肽聚合物表面改性方法(DLL：BLG = 90：10)，以實現(xiàn)材料表面的抗菌性能，并進(jìn)一步探索了表面的抗菌機(jī)理。肽聚合物修飾的TPU(TPU-P)表面在體外和體內(nèi)均顯示出板譜抗菌性能以及有效的接觸殺傷能力。 利用LiHMDS引發(fā)的快速NCA聚合通過表面等離子體活化與肽聚合物合成，在材料表面上建立了一種簡便且經(jīng)濟(jì)高效的抗菌修飾。用HDP模擬肽聚合物(DLL：BLG = 90:10)修飾的TPU表面對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌均顯示出強(qiáng)大的抗菌活性。另外，修飾的表面在體外顯示出顯著的生物相容性，溶血和細(xì)胞毒性可忽略不計。這些表面在體內(nèi)也顯示出有效的抗菌活性和出色的組織相容性。肽聚合物修飾的TPU表面的整體性能，由LiHMDS引發(fā)的NCA聚合快速合成肽聚合物，以及通過血漿活化的簡便表面修飾策略，都意味著該研究在處理與細(xì)菌相關(guān)的表面相關(guān)細(xì)菌感染方面的潛在應(yīng)用植入式生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和組織工程支架。 |
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nono20093樓
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2023-04-18 07:43
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XG-WUST5樓
2023-04-24 09:12
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