抗菌肽作為一種高效、廣譜、不致細(xì)菌耐藥性的抗菌物質(zhì)受到科研人員的廣泛關(guān)注。在生物材料表面制備抗菌肽基涂層是減少器械相關(guān)細(xì)菌感染的有效途徑。然而傳統(tǒng)抗菌肽釋放型涂層受限于抗菌肽存儲(chǔ)量,抗菌時(shí)效短;抗菌肽直接固定涂層易遭受死細(xì)菌對(duì)殺菌性能的掩蔽。另外,生物材料使用場(chǎng)景的多變性和復(fù)雜性,強(qiáng)烈要求材料的正常服役和抗感染性能具有高度可調(diào)控性。將刺激響應(yīng)聚合物與現(xiàn)有的抗菌策略相結(jié)合,并通過(guò)精巧的設(shè)計(jì)來(lái)構(gòu)建智能型抗肽涂層平臺(tái),對(duì)于獲取優(yōu)異的抗菌特性和豐富體系的使用場(chǎng)景具有重要意義。本文綜述了智能型抗菌肽涂層的研究進(jìn)展,闡述了構(gòu)建釋放型和非釋放型涂層的主要策略,分析了刺激響應(yīng)聚合物在抗菌體系中的作用及角色,探討了智能抗菌肽涂層在正常服役和感染應(yīng)對(duì)階段的功能轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì),并對(duì)智能型抗菌肽涂層的未來(lái)發(fā)展做出展望。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用化學(xué). 2020,37(08)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

抗菌肽擾亂細(xì)菌細(xì)胞膜機(jī)理模型[9]

相對(duì)于二維結(jié)構(gòu)高分子刷體系,具有三維結(jié)構(gòu)的水凝膠表面具有更高的抗菌肽負(fù)載量、藥物保留率以及釋放機(jī)制的可調(diào)控性,對(duì)未來(lái)開(kāi)發(fā)具有定制載藥量和釋放特性的抗菌涂層具有重要意義。 Sukhishvili等[30]先通過(guò)氫鍵作用構(gòu)建了PMAA和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的層層自組裝涂層,然后以乙二胺和己二酸二酰肼做交聯(lián)劑,隨后去除PVP,獲得了內(nèi)部交聯(lián)的水凝膠。 該結(jié)構(gòu)下的水凝膠涂層,可以在靜電作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)不同抗菌劑的高效負(fù)載,同時(shí)可以通過(guò)選擇交聯(lián)劑來(lái)進(jìn)一步調(diào)整抗菌藥物的釋放。 研究表明,乙二胺和己二酸二酰肼這兩種交聯(lián)劑下的水凝膠基質(zhì),在負(fù)載抗菌肽L5后具有靈敏的pH響應(yīng)性,所釋放抗菌肽能夠有效殺滅表皮葡萄球菌,而采用乙二胺短鏈交聯(lián)劑的水凝膠基質(zhì)可以對(duì)培養(yǎng)基中細(xì)菌進(jìn)行響應(yīng),有效殺死溶液中的細(xì)菌。含有β-羧酸的酰胺物質(zhì)具有pH響應(yīng)性水解的特征,在中性pH下可保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,但酸性條件下容易發(fā)生水解[31]。 將β-羧酸酰胺的酸解特征與細(xì)菌酸化進(jìn)行匹配,可以用于細(xì)菌感染智能響應(yīng)抗菌涂層的設(shè)計(jì)。 Zhang等[32]采用表面光引發(fā)自由基聚合接枝方法構(gòu)建了PMAA高分子刷改性表面,隨后引入乙二胺、2,3-二甲基馬來(lái)酸酐(DMA),獲得具有電荷反轉(zhuǎn)特性的高分子刷。 該高分子刷中β-羧酸側(cè)鏈?zhǔn)贡砻嬖谥行詶l件下呈現(xiàn)電負(fù)性,可通過(guò)靜電作用實(shí)現(xiàn)陽(yáng)離子抗菌肽蜂毒肽的有效負(fù)載。 而在酸性條件下β-羧酸酰胺發(fā)生水解形成伯胺基團(tuán),使表面呈現(xiàn)正電性,此時(shí)所負(fù)載的陽(yáng)離子抗菌肽蜂毒肽在靜電排斥作用下迅速脫離表面(圖4)。 相對(duì)于傳統(tǒng)的依托電荷中和機(jī)制進(jìn)行抗菌劑釋放的體系,基于電荷反轉(zhuǎn)機(jī)制的抗菌表面對(duì)細(xì)菌感染智能性響應(yīng)的敏感性更高。

間接激活釋放途徑,又稱為守門型(Gatekeeping),是指殺菌肽在初始條件下被響應(yīng)性外層聚合物所掩蓋和隱藏,而在刺激的作用下外層“守門”的功能被解除,將殺菌劑釋放。 其典型案例是利用高分子刷對(duì)納米孔功能化,實(shí)現(xiàn)人工納米通道對(duì)抗菌劑的智能調(diào)控。 前期研究表明,具有二級(jí)直徑的二氧化鈦納米管可以通過(guò)對(duì)外管直徑的有效選擇,來(lái)調(diào)控抗菌劑的釋放曲線,納米管外管的直徑越小,其持續(xù)效能越高[33]。華南理工大學(xué)王迎軍院士課題組[34]將抗菌肽HHC36封裝在二氧化鈦納米管中,并利用PMAA作為“把門”高分子以實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載抗菌肽的釋放調(diào)整。 在生理?xiàng)l件下(pH=7.4),PMAA高分子鏈?zhǔn)嬲挂宰钃跫{米管通道,減少抗菌劑的非特異性釋放。 在細(xì)菌感染酸化條件下(pH≤6.0),PMAA高分子鏈?zhǔn)湛s,使納米管通道開(kāi)放,迅速釋放足量的抗菌肽去殺死感染細(xì)菌。 相比于非改性和物理吸附把門高分子的納米管,采用化學(xué)固定分子刷的體系具有更好的按需殺菌特性(圖6)。 體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,該體系具有良好的抗菌活性,并在植入后的急性感染期具有良好的生物相容性。 該體系具有載藥的廣譜性,除了用于抗菌肽,還可實(shí)現(xiàn)對(duì)其他生物分子傳遞。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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