脂质纳米载体增强庆大霉素递送的突破：液晶纳米颗粒与脂质体对抗大肠杆菌生物膜的对比研究

这篇研究对比了液晶纳米颗粒（LCNPs）和脂质体作为庆大霉素（GEN）递送系统对抗大肠杆菌（E. coli）生物膜的效果。通过透射电镜（TEM）和稳定性测试，证实LCNPs（约200 nm）和脂质体（约160 nm）的物理特性，并发现GEN-LCNPs显著降低最小抑菌浓度（MIC）和最小生物膜抑制浓度（MBIC），尤其在生物膜状态下效果优于脂质体（P<0.0001）。研究强调了LCNPs通过独特的立方相结构增强抗生素穿透性和靶向性，为耐药菌感染治疗提供了新策略。

　　

摘要

传统抗生素疗法因穿透性差、微环境变化和持久菌（persister cells）的存在，难以根除细菌生物膜，导致感染反复。脂质纳米载体凭借其仿生特性、生物相容性和穿透生物膜多重屏障的能力，成为对抗耐药菌感染的新策略。本研究比较了装载庆大霉素（GEN）的液晶纳米颗粒（LCNPs）和脂质体对大肠杆菌（E. coli ATCC 25922和ATCC 35218）浮游态和生物膜的抗菌效果。

材料与方法

纳米颗粒制备：

• LCNPs：采用水溶稀释法，以单油酸甘油酯（MO）或植烷三醇（PHY）为基质，Pluronic^?
  F-127为稳定剂，GEN负载效率达95%。
• 脂质体：通过微流控技术制备DPPC:DPPG（1:1）脂质体，负载效率87%。

表征：

• 动态光散射（DLS）和纳米颗粒追踪分析（NTA）显示LCNPs粒径约200 nm，脂质体约160 nm。
• 冷冻电镜（Cryo-TEM）证实LCNPs为立方相结构（Pn3m空间群），脂质体为单层脂质双层。

结果与讨论

抗菌效果：

• 浮游菌：GEN-LCNPs使MIC降低2倍（E. coli ATCC 25922 MIC=1 μg/mL），但最小杀菌浓度（MBC）无显著变化。
• 生物膜：GEN-LCNPs对生物膜的MBIC降至50 μg/mL（P<0.0001），较游离GEN降低3-4倍，而脂质体仅降低2倍。
• 机制：LCNPs的立方相结构通过“贴片效应”促进GEN穿透生物膜基质，而脂质体因负电荷（ζ=-36 mV）与生物膜静电排斥，效果较弱。

稳定性与释放：

• LCNPs在4°C下稳定3周，GEN释放速率较脂质体快4倍（120分钟内完全释放）。
• 细菌脂肪酶可加速脂质体释放（60分钟释放92%），但对LCNPs影响较小。

Pluronic^?
涂层影响：
增加Pluronic^?
浓度（0.3%-6%）未显著改变LCNPs的ζ电位或抗菌活性，表明其增效主要源于液晶基质而非表面修饰。

结论

GEN-LCNPs通过独特的纳米结构显著提升抗生素对生物膜的穿透性和疗效，优于传统脂质体。这一发现为耐药菌感染，尤其是医疗器械相关生物膜感染的治疗提供了创新解决方案。未来研究可探索LCNPs与其他抗生素联用的协同效应及体内应用潜力。