噬菌体联合纳米颗粒对抗多重耐药霍氏肠杆菌生物被膜的创新策略及其在泌尿导管感染中的应用

本研究针对多重耐药(MDR)霍氏肠杆菌(E. hormaechei)在泌尿导管表面形成生物被膜导致的医院感染难题，通过分离两种裂解性噬菌体(Entb_43和Entb_45)，系统评估了其在不同材料导管上抑制和清除生物被膜的效能。研究发现噬菌体早期干预可有效阻断生物被膜形成，其基因组编码的6种裂解相关酶(如SGNH/GDSL水解酶)能特异性降解胞外聚合物(EPS)，与银/铜纳米颗粒联用时可实现72小时成熟生物被膜的近完全清除。该成果为ESKAPE病原体引起的导管相关感染提供了新型生物防治方案。

　　

在当代医疗实践中，导管相关感染正成为日益严峻的挑战。作为ESKAPE耐药病原体家族的重要成员，霍氏肠杆菌(E. hormaechei)能够通过形成生物被膜(biofilm)在硅胶和乳胶导管表面建立顽固的"细菌堡垒"。这种由胞外聚合物(EPS)构成的立体结构，使得传统抗生素难以渗透，导致高达60%的医院获得性尿路感染(UTIs)治疗失败。更令人担忧的是，世界卫生组织(WHO)已将第三代头孢菌素耐药的肠杆菌目细菌列入最高威胁等级，而现有临床却缺乏专门针对生物被膜的靶向药物。

面对这一困境，波兰科学院免疫与实验治疗研究所Hirszfeld团队独辟蹊径，从古老的噬菌体疗法中寻找解决方案。他们在《Medical Microbiology and Immunology》发表的研究中，首次系统评估了两种新型噬菌体(Entb_43和Entb_45)对抗MDR霍氏肠杆菌生物被膜的多维作用机制。研究团队从2017-2021年接受实验性噬菌体治疗的患者样本中分离出20株肠杆菌临床株，通过MALDI-TOF MS质谱鉴定和16S rDNA测序确认了3株携带fimA/csgA等生物被膜相关基因的霍氏肠杆菌强效成膜菌株。

研究采用的主要技术包括：结晶紫染色定量生物被膜形成能力；PCR检测生物被膜相关基因(fimA/csgD等)；扫描电镜(SEM)观察生物被膜三维结构；全基因组测序分析噬菌体裂解酶编码区；以及银/铜纳米颗粒与噬菌体的协同效应评估。所有实验均设置硅胶/乳胶导管材料对照和24°C/37°C温度梯度。

研究结果揭示多个重要发现：

1. "生物被膜形成动力学"部分显示，霍氏肠杆菌30345株在37°C乳胶导管上形成最厚生物被膜(OD₅₇₀=2.5)，而在24°C硅胶表面几乎不附着，证实材料特性显著影响细菌定植。

2. "噬菌体基因组裂解酶筛查"中，研究者通过RefSeq数据库比对，在Entb_43基因组中发现6个裂解相关区域(包括新型SGNH/GDSL水解酶)，Entb_45则携带4个糖苷水解酶编码区，为后续抗被膜机制提供分子基础。

1. "噬菌体预防生物被膜形成"实验表明，在生物被膜形成2小时内施加噬菌体，可使30345株的生物被膜减少87%(p<0.01)，而延迟至8小时干预则效果减半，证实早期干预的关键窗口期。

2. "现有生物被膜的降解"部分最具临床价值：噬菌体鸡尾酒对30528株三天成熟生物被膜的清除率达58%，SEM图像显示处理后的生物被膜出现明显结构崩解(图5I)。值得注意的是，虽然30528株对Entb_43噬菌体具有细菌抗性，但其生物被膜仍被有效破坏，提示裂解酶的EPS降解作用独立于杀菌活性。

3. "导管附着生物被膜的清除"中，噬菌体对乳胶导管上29796株生物被膜展现出近乎完全的清除效果，而50 mg/kg铜纳米颗粒与Entb_45联用可使清除效率提升1.7倍。

这项研究的突破性意义在于：首次阐明霍氏肠杆菌生物被膜的材料依赖性特征，证实噬菌体可通过"双重破坏机制"(细菌裂解+EPS降解)对抗顽固性生物被膜。特别重要的是，研究发现即使对噬菌体具有抗性的菌株，其生物被膜仍能被噬菌体酶有效瓦解，这为临床解决"噬菌体耐药"难题提供了新思路。研究者提出的"材料-温度-干预时机"三维防控策略，为导管相关感染的精准防治提供了理论依据，其揭示的噬菌体与纳米材料协同效应，更开辟了抗生物被膜联合疗法的新途径。

这些发现不仅对泌尿系统感染防治具有直接应用价值，其揭示的噬菌体裂解酶作用机制，还可拓展至其他医疗器械相关感染的控制。随着ESKAPE病原体耐药形势日益严峻，这种融合微生物学、材料学和纳米技术的创新方法，或将成为后抗生素时代抗感染武器库中的重要组成。