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为解决耐粘菌素革兰阴性菌感染治疗难题，河南农业大学等研究人员开展了 mPEG-PLGA 纳米颗粒共载粘菌素（COL）和硝唑尼特（NIC）治疗感染的研究。结果显示该纳米系统能克服耐药、减轻毒性。这为治疗相关感染提供了新策略。
在医疗领域，细菌感染一直是困扰人类健康的重要问题。尤其是耐多药（MDR）革兰阴性菌感染，更是让医生们头疼不已。粘菌素（Colistin）作为对抗这类感染的最后一道防线，曾经发挥着重要作用。然而近年来，随着可移动粘菌素耐药（mcr）基因如 mcr-1 - 10 在全球范围内迅速传播，粘菌素的抗菌能力受到了极大挑战。这些基因会导致粘菌素的作用靶点脂质 A 发生修饰，使得粘菌素与细菌细胞膜的亲和力不足，越来越多的耐粘菌素细菌感染病例出现，再加上新抗生素获批有限，一场全球健康危机正在上演。与此同时，硝唑尼特（Niclosamide）虽已被美国 FDA 批准用于治疗绦虫感染，且在抗病毒、抗革兰阳性菌等方面也有出色表现，与粘菌素联合使用还能展现出协同抗菌活性，可有效克服革兰阴性菌对粘菌素的耐药性，甚至可能减轻粘菌素的肾毒性，但二者药代动力学性质差异巨大，直接混合使用难以在感染部位达到有效剂量发挥协同作用，而且粘菌素本身毒性问题也限制了其临床应用。在这样的背景下，如何找到一种有效的方法，既能解决耐药问题，又能降低毒性，成为了科研人员亟待攻克的难题。
河南农业大学的研究人员勇挑重担，开展了一项意义重大的研究。他们设计并制备了一种能够将粘菌素和硝唑尼特共载入 mPEG-PLGA 纳米颗粒（COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs）的纳米系统，旨在克服多种耐粘菌素细菌对粘菌素的耐药性，并减轻其毒性。经过一系列严谨的实验研究，他们发现该纳米系统成功逆转了临床分离的耐粘菌素细菌对粘菌素的耐药性，通过增强粘菌素与细菌细胞膜的亲和力，提高细菌对粘菌素和硝唑尼特的摄取，从而产生致死性活性氧（ROS）。更重要的是，在耐粘菌素小鼠腹膜炎败血症感染模型中，COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 展现出了卓越的治疗效果，而且该纳米颗粒在体外和体内均证明无毒。这一研究成果发表在《Communications Biology》上，为治疗耐粘菌素革兰阴性菌感染提供了全新的方向和有力的解决方案，有望打破当前治疗困境，拯救更多患者的生命。
研究人员为开展此项研究，主要运用了以下关键技术方法：首先采用双乳化法制备 COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs，利用 Box-Behnken 响应面法优化制备条件；借助动态光散射、透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术对纳米颗粒进行表征；运用肉汤微量稀释法测定最低抑菌浓度（MIC），通过时间 - 杀菌曲线、活 / 死细菌染色、扫描电镜（SEM）等评估抗菌活性；还利用荧光分析、膜电位检测、ATP 水平测定、ROS 水平监测等探究抗菌机制；通过溶血试验、细胞计数试剂盒 - 8（CCK - 8）法评估生物相容性，借助光学成像系统研究体内分布和靶向效率，在小鼠腹膜炎败血症模型中评价体内抗菌疗效。
下面来看具体的研究结果：
- COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 的制备与优化：研究人员选用 mPEG-PLGA 作为两亲性共聚物，采用双乳化法制备纳米颗粒。先将亲水的粘菌素加载到纳米颗粒 mPEG 的亲水端形成亲水核，再将疏水的硝唑尼特溶解在二氯甲烷和丙酮的混合物中，添加到纳米颗粒 PLGA 的疏水端形成亲脂层，最后经乳化剂 PVA 乳化得到核壳结构的纳米颗粒。通过 Box-Behnken 响应面法优化制备条件，确定了 mPEG-PLGA 浓度为 5.04%、二氯甲烷与丙酮体积比为 1:1、PVA 浓度为 1.10% 时为最佳制备条件。在此条件下制备的纳米颗粒，硝唑尼特的包封率（NIC-EE）和载药量（NIC-LC）分别为 89.03 ± 0.19%、22.52 ± 0.17%，粘菌素的包封率（COL-EE）和载药量（COL-LC）分别为 77.02 ± 0.49%、19.48 ± 0.23%。此外，研究发现 5% 蔗糖适合作为该纳米颗粒的冻干保护剂。
- COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 的表征：该纳米颗粒呈球形，平均粒径为 170.5 ± 2.23 nm，多分散指数（PDI）为 0.265 ± 0.01，zeta 电位为 - 6.44 ± 0.37 mV，表面电荷相对中性，有利于在动态环境中保持稳定。FTIR 结果表明粘菌素和硝唑尼特成功载入纳米颗粒。纳米颗粒在 4°C 储存 2 个月稳定性良好，在不同水性条件下（水、磷酸盐缓冲盐水（PBS）、空腹模拟胃液（FaSSGF）和空腹模拟肠液（FaSSIF））3 天内粒径、PDI 和 zeta 电位保持稳定，且药物释放符合一级动力学方程，相比未包封药物释放明显延长。
- COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 对耐粘菌素细菌的体外抗菌活性：与空白组或单一药物治疗组相比，COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs（128 μg/mL，含粘菌素 1.25 μg/mL 和硝唑尼特 0.48 μg/mL）对耐粘菌素临床菌株表现出优异的抗菌活性，24 h 处理后细菌数量显著降低。而相同浓度的游离药物组合几乎无明显抗菌活性。活 / 死细菌染色和 SEM 结果进一步证实了该纳米颗粒对细菌膜的损伤作用，有效抑制了耐粘菌素革兰阴性菌的生长。
- COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 的抗菌机制：以携带 mcr-1 的大肠杆菌 Y150 菌株为例，研究发现 COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 能增强粘菌素与耐粘菌素细菌膜的亲和力，使膜通透性增加，膜电位消散。硝唑尼特作为外排泵抑制剂，可抑制大肠杆菌外排泵活性，减少药物外排。此外，该纳米颗粒处理后，细菌细胞内 ATP 水平下降，ROS 水平显著升高，添加 ROS 淬灭剂 L - 抗坏血酸（L-Aa）会显著降低纳米颗粒的抗菌活性，表明 ROS 应激在纳米颗粒抗菌活性中起关键作用。
- COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 的体内外生物相容性：溶血试验表明该纳米颗粒对小鼠红细胞无溶血现象，溶血率 < 1%。CCK - 8 法检测显示，在有效抗菌浓度（64 μg/mL）及高达 1000 μg/mL 浓度下，对 PK - 15 细胞无细胞毒性，对 RAW 264.7 细胞的细胞毒性也可忽略不计。在体内实验中，与粘菌素组相比，COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 处理组小鼠的丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、尿素氮（BUN）和肌酐（CREA）水平显著降低，表明该纳米颗粒能减轻小鼠肝肾功能损伤，具有良好的体内外生物相容性。
- COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 的体内实时追踪：通过光学成像系统对小鼠进行研究发现，静脉注射 DiR 标记的 COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 后，3 h 内可在肝脏和脾脏观察到 DiR 信号，6 h 后信号增强，在其他器官信号较弱。在小鼠大腿感染模型中，该纳米颗粒能有效靶向炎症组织并长时间停留，感染部位荧光信号随时间增强，24 h 达到最强，主要分布在肝脏、脾脏和感染部位，表明其具有靶向性，能有效定位并保留在细菌感染部位。
- mPEG-PLGA 聚合物纳米颗粒共载药系统的体内抗菌活性：在小鼠腹膜炎败血症感染模型中，感染耐粘菌素的大肠杆菌后，给予不同药物处理。结果显示，COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 处理组小鼠生存率更高，其中 COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs-M 组生存率达 75%，而游离粘菌素或硝唑尼特治疗组小鼠死亡率约为 60%。COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 处理组小鼠各组织器官中的细菌数量显著减少，炎症细胞因子 IL - 6、IL - 1β 和 TNF - α 水平明显降低，组织损伤得到缓解，表明该纳米颗粒能有效减轻细菌负担，缓解炎症症状，改善整体生存结局。
综上所述，本研究成功制备了 COL/NIC-mPEG-PLGA-NPs 纳米系统，有效克服了耐粘菌素革兰阴性菌对粘菌素的耐药性，减轻了粘菌素的毒性，在体内外均展现出良好的抗菌活性和生物相容性，具有靶向性，能有效治疗细菌感染。这一研究成果为耐粘菌素细菌感染的治疗提供了创新的策略和极具潜力的治疗方案，有望在未来临床治疗中发挥重要作用，为解决全球健康危机带来新的曙光。
