载有芬戈利莫德（fingolimod）和多粘菌素（colistin）的缺氧响应型混合纳米颗粒，用于对抗具有成熟生物膜的多重耐药肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）

《Asian Journal of Pharmaceutical Sciences》：Hypoxia-responsive hybrid nanoparticles loaded with fingolimod and colistin against multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae with mature biofilm

纳米递送系统抑制耐药克雷伯氏菌生物膜感染

　　在当今医学领域，由多重耐药菌株引发的感染问题日益严重，尤其是对临床治疗构成重大挑战的肺炎克雷伯菌（*Klebsiella pneumoniae*）的多重耐药型（MDR-KP）。这类细菌因其高致死率和医院内传播风险，已被列为全球公共卫生安全的重要威胁。特别是在植入物相关感染和难治性肺部感染中，生物膜的形成成为治疗的主要障碍。生物膜不仅为细菌提供了物理屏障，还通过代谢异质性增强了其对抗生素的耐受性，使得传统治疗方式难以有效清除感染源。因此，针对生物膜的治疗策略成为攻克MDR-KP感染的关键。

为了应对这一挑战，研究人员提出了一种基于缺氧响应的新型纳米药物递送系统，即CHLip@FLD/COL。该系统将抗生物膜候选药物芬戈莫德（FLD）和抗生素多粘菌素（COL）分别封装于一种复合纳米颗粒中。CHLip@FLD/COL的设计结合了缺氧响应型脂质（HLipid）和靶向脂质A的DSPE-mPEG-COL偶联物。通过这种设计，纳米颗粒能够在缺氧环境中释放药物，从而提升其在生物膜中的抗菌效果。在体外实验中，该系统对MDR-KP的最小抑菌浓度（MIC）仅为单独使用COL的六分之一，显示出显著的增强效果。此外，CHLip@FLD/COL在肺部感染和生物膜感染的小鼠模型中均表现出良好的细菌靶向能力和抗菌活性，能够有效减少细菌负荷，达到4个数量级的清除效果，这在生物膜感染模型中也实现了2个数量级的减少。

研究团队通过多种实验手段验证了CHLip@FLD/COL的性能。首先，他们通过合成HLipid和DSPE-mPEG-COL，并利用薄膜水合法构建了纳米颗粒。这一过程涉及多个化学步骤，包括酯化反应和酰胺反应，以确保纳米颗粒具备所需的缺氧响应特性和靶向能力。随后，通过动态光散射（DLS）和高效液相色谱（HPLC）等技术，对纳米颗粒的粒径、电位以及药物封装效率进行了详细分析。结果显示，CHLip@FLD/COL在缺氧条件下能够显著促进药物释放，这种特性在体外和体内实验中均得到了验证。

在评估CHLip@FLD/COL的抗菌效果时，研究团队采用了多种方法。例如，通过结晶紫染色法测定生物膜的生物量，发现该纳米颗粒在体外条件下对成熟生物膜具有良好的清除能力。此外，利用流式细胞术分析纳米颗粒对细菌的靶向能力，结果显示在特定的修饰比例下，纳米颗粒能够显著提高对MDR-KP的靶向效率。这些数据表明，CHLip@FLD/COL不仅能够有效靶向细菌，还能在缺氧环境下实现药物的精准释放，从而增强其抗菌能力。

在体内实验中，研究团队建立了肺部感染和生物膜感染的小鼠模型，并通过NIR-IIb sO?成像技术监测感染部位的血管氧饱和度，以评估纳米颗粒的靶向能力。结果显示，CHLip@FLD/COL在肺部感染模型中表现出优异的抗菌效果，能够显著降低细菌负荷，并减少炎症因子的释放。同时，在生物膜感染模型中，该纳米颗粒同样表现出良好的抗菌活性，有效缓解了感染引起的组织损伤。这些结果表明，CHLip@FLD/COL不仅在体外具有显著的抗菌效果，而且在体内也能够有效应对MDR-KP引发的感染。

此外，研究团队还关注了CHLip@FLD/COL的生物安全性。通过溶血试验和组织病理学分析，发现该纳米颗粒在体外具有较低的溶血率，且在体内对心脏、肝脏、脾脏、肺脏和肾脏等器官均未造成明显毒性。特别是对于多粘菌素的肾毒性问题，CHLip@FLD/COL能够有效减轻其对肾脏的损害，使得该药物在体内应用时更加安全。这一发现对于临床应用具有重要意义，因为多粘菌素的肾毒性限制了其在治疗中的使用。

研究团队还利用分子对接和分子动力学模拟，进一步探索了FLD与KPLpxC（MDR-KP的LpxC蛋白）之间的相互作用。结果显示，FLD能够通过与LpxC的关键残基形成疏水相互作用，增强其结合亲和力。这种结合方式可能有助于FLD干扰细菌的脂多糖合成，从而破坏生物膜的结构，提高抗生素的渗透性。通过这些研究，团队揭示了FLD在抗生物膜中的作用机制，并进一步验证了其与COL协同作用的有效性。

综上所述，CHLip@FLD/COL作为一种缺氧响应型纳米药物递送系统，能够有效克服MDR-KP感染的多重挑战。其独特的设计不仅提高了药物在生物膜中的释放效率，还增强了对细菌的靶向能力，从而显著提升了抗菌效果。同时，该系统在减轻药物毒性方面也表现出良好的生物安全性，为MDR-KP感染的治疗提供了新的思路和方法。未来，该策略有望在临床实践中得到广泛应用，为难治性感染的治疗提供可靠的参考。