压电激活巨噬细胞过继转移疗法：拯救免疫抑制宿主免于致命细菌感染的新策略

本研究针对细菌感染导致的免疫抑制微环境修复难题，开发了基于BaTiO3@Au压电纳米颗粒（piezoNP）的巨噬细胞过继转移疗法（ACT）。通过超声触发细胞内压电催化产生ROS，显著增强巨噬细胞对金黄色葡萄球菌（S. aureus）等病原体的吞噬杀伤能力，在败血症、肺炎和腹膜炎等动物模型中实现87.5%-100%的生存率。该研究为耐药菌感染免疫治疗提供了纳米催化-细胞协同治疗新范式，发表于《Nature Communications》。

　　

细菌感染每年导致全球数百万人死亡，尤其免疫抑制患者面临更高风险。尽管抗生素是传统治疗手段，但其无法修复免疫微环境且易引发耐药性。纳米催化材料虽能产生活性氧(ROS)杀菌，但如何协同先天免疫细胞尤其是巨噬细胞的功能仍知之甚少。山东大学的研究团队创新性地将压电催化与细胞疗法结合，开发出超声响应的BaTiO₃@Au压电纳米颗粒（piezoNP），通过激活巨噬细胞实现多重抗菌机制，相关成果发表于《Nature Communications》。

研究采用金属-压电异质结构构建piezoNP，通过透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表征其结构，利用电化学工作站检测压电信号；建立小鼠皮下脓肿、败血症、肺炎和腹膜炎模型，通过流式细胞术分析纳米颗粒与免疫细胞互作；采用RNA测序解析巨噬细胞转录组变化，并通过Transwell实验验证细胞迁移能力。

压电催化ROS生成
BaTiO₃@Au在超声(US)下产生强压电效应，ROS产量较纯BaTiO₃提升3倍。1W/cm²超声处理30分钟可使S. aureus存活率降至1%以下，通过破坏膜电位和ATP代谢实现杀菌。

巨噬细胞主导的体内清除
在脓肿模型中，流式检测显示CD11b/c⁺巨噬细胞对piezoNP的摄取率（41.3%）显著高于HIS48⁺中性粒细胞（17.2%）。巨噬细胞耗竭使抗菌效果下降83%，证实其关键作用。

超声增强的抗菌机制
RNA-seq揭示激活的piezoM中NF-κB和Toll样受体通路显著上调。超声触发后，巨噬细胞吞噬效率提升4倍，细菌杀伤率提高90%，并伴随TNF-α和IL-1β分泌增加。

过继治疗的广谱疗效
在免疫抑制败血症模型中，静脉输注超声激活的piezoM使生存率达87.5%，器官细菌载量降低10⁴倍；对肺炎和MRSA腹膜炎的治愈率分别达88%和100%，显著优于传统抗生素组。

该研究首次实现压电催化与细胞疗法的协同，突破性发现包括：（1）揭示压电纳米颗粒通过膜结合催化与细胞内催化的双重杀菌机制；（2）阐明超声可时空精准调控巨噬细胞免疫应答；（3）建立"体外激活-体内输注"的治疗范式，为临床难治性感染提供新方案。值得注意的是，虽然BaTiO₃@Au的生物降解性有待优化，但结合iPSC来源巨噬细胞技术，这种疗法有望成为对抗"超级细菌"的通用平台。研究团队特别指出，未来可探索其他催化材料（如ZnO或MoS₂）与不同免疫细胞的组合策略，进一步拓展其在肿瘤免疫等领域的应用。