巨噬细胞膜伪装纳米制剂:精准清除耐药细菌的突破性策略

【字体: 时间:2025年07月08日 来源:The Innovation 33.2

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  为解决抗生素耐药性和细菌生物膜导致的治疗困境,南京科技大学的科研团队开发了巨噬细胞膜伪装纳米制剂(MMCNs),通过仿生靶向递送银离子、光热剂等抗菌成分,在肺炎、结核等深部感染模型中实现精准杀菌,显著降低细菌负荷和炎症反应,为耐药菌感染提供了新型治疗范式。

  

细菌感染仍是全球公共卫生重大威胁。尽管抗生素广泛应用,但滥用导致的耐药菌株涌现及生物膜形成,使传统疗法面临失效风险。尤其当细菌潜伏于深部组织(如肺部、脑膜)或寄生在吞噬细胞内时,现有药物更难突破生理屏障发挥作用。这一困境催生了仿生纳米技术的突破——利用人体天然免疫细胞"伪装"纳米颗粒,实现精准抗菌。

南京科技大学联合新加坡科研机构的研究团队在《The Innovation》发表成果,开发了巨噬细胞膜伪装纳米制剂(MMCNs)。巨噬细胞作为先天免疫主力,其膜结构富含病原识别受体(如Toll样受体)和炎症趋化因子受体(如CCR2),能主动靶向感染部位并穿透血管屏障。研究人员通过物理挤压、超声包覆等技术将巨噬细胞膜包裹在银过氧化物、光热剂等纳米颗粒表面,构建出兼具免疫逃逸和主动靶向能力的"特洛伊木马"式抗菌剂。

关键技术包括:1)从病原刺激的巨噬细胞提取功能化膜材料;2)通过共挤出或超声法实现膜-核精准组装;3)建立肺炎和结核小鼠模型验证靶向效率;4)利用NIR-II激光触发光热杀菌;5)评估纳米制剂对生物膜渗透性和免疫调节作用。

靶向递送与协同杀菌
在耐碳青霉烯肺炎模型中,MMCNs通过膜表面CD11b/CD18与血管内皮黏附,穿透肺泡屏障。感染部位酸性环境触发银过氧化物分解释放银离子和抗生素,对金属β-内酰胺酶(MBL)耐药菌产生协同杀灭作用,细菌负荷降低90%以上。

光热精准清除胞内菌
针对结核分枝杆菌,采用病原预刺激的巨噬细胞膜包裹聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒,负载聚集诱导发光光热剂(BBTD)。该制剂能富集于肺部肉芽肿坏死区,在NIR-II激光照射下局部升温至50°C,有效杀灭胞内寄生菌且不损伤正常组织。

生物膜穿透与免疫激活
为清除植入物相关生物膜,设计巨噬细胞-中性粒细胞杂化膜包覆的MnO2@PCN纳米粒(MnPM)。其与细菌产生的H2O2反应生成氧气,改善生物膜缺氧环境增强声动力疗效,同时释放锰离子激活局部免疫应答。

毒素中和与疫苗开发
MMCNs还能作为多价纳米类毒素疫苗,通过膜表面受体广谱结合铜绿假单胞菌毒力因子,在肺炎模型中诱导高效体液免疫,为抗毒力策略提供新思路。

该研究证实MMCNs具有四大优势:1)仿生膜介导的精准递送;2)多重抗菌机制协同(金属抗菌、光热、免疫调节);3)突破生物膜/细胞屏障;4)降低全身免疫过度激活风险。尽管规模化生产和膜功能标准化仍需优化,这种"以菌之矛攻菌之盾"的策略为耐药感染治疗开辟了新途径,未来或可拓展至肿瘤免疫等领域。

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