新的药物输送系统仅在细菌存在时才释放治疗性货物

布朗大学的一个研究小组开发了一种新的响应材料，该材料只有在存在病原菌时才能释放封装的货物。这种材料可用于制造对迅速蔓延的感染做出快速反应的伤口敷料，但只能按需提供药物。

研究人员说，面对全球抗生素耐药性危机，这一发展尤其重要，因为这种材料可以帮助对抗感染，同时也解决耐药性问题。

“我们开发了一种细菌触发的智能药物输送系统，”领导该材料开发的布朗工程学院副教授AnitaShukla说。“我们的假设是，像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。”

ACSAppliedMaterialsandInterfaces杂志上描述了这种新材料，它是一种水凝胶——一种水合聚合物网络。水凝胶具有高度的生物相容性，可用于封装一系列纳米颗粒或小分子治疗剂。它们通常用于伤口敷料。“智能”或响应性水凝胶正在成为有前途的药物输送平台。它们可以对局部环境做出反应——根据温度、pH值或其他因素加速或减缓药物的释放。

对于这种新材料，Shukla和她的团队开发了一种对β-内酰胺酶敏感的水凝胶，β-内酰胺酶是由多种有害细菌释放的一类酶。β-内酰胺酶的存在会导致材料的交联聚合物网络降解，释放其中的治疗性纳米颗粒。

“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，这是我们最常用的一些抗生素，”舒克拉说。“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。”

在一系列实验室实验中，Shukla和布朗研究生团队表明，这种材料确实对β-内酰胺酶敏感，只有在存在β-内酰胺酶或产生β-内酰胺酶的细菌时才会释放纳米颗粒货物。否则，该材料会将其货物密封起来。该团队计划继续开发和测试这种材料，最终在临床环境中作为一种可以应对紧急感染的伤口敷料。

“我们认为这确实有可能转化为临床，”舒克拉说。“我们正在继续朝着这个方向努力。”

该研究的其他作者是布朗生物医学工程中心的DahliaAlkekhia和CassiLaRose。