综述:PEG化碳纳米管优化用于增强药物递送及抗革兰氏阴性菌性能

【字体: 时间:2025年07月14日 来源:Journal of Drug Delivery Science and Technology 4.5

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  本综述推荐一种基于聚乙二醇(PEG)功能化多壁碳纳米管(MW-CNTs)的新型纳米复合物(CFT-PEG-OMC),通过共价偶联技术显著提升头孢曲松(CFT)对大肠杆菌(E. coli)和铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)的抗菌效能。研究采用热重分析(TGA)、原子力显微镜(AFM)等表征手段证实其具有高载药量(%EE)、纳米级流体动力学尺寸及负表面电荷特性,可穿透生物膜(EPS)屏障,通过氧化应激(ROS)机制破坏细菌细胞膜,同时保持对正常细胞(NIH/3T3)的低毒性。

  

Abstract
抗生素治疗面临滥用、耐药性及生物膜形成等核心挑战。革兰氏阴性菌如大肠杆菌和铜绿假单胞菌通过生物膜(EPS基质包裹的3D结构)增强耐药性。本研究创新性地将第三代头孢菌素CFT负载于PEG功能化多壁碳纳米管(PEG-OMC),通过酯偶联技术构建CFT-PEG-OMC纳米复合物。表征显示其具有92.4%的载药效率、178.3 nm流体直径及-21.4 mV Zeta电位,AFM证实其能物理破坏细菌膜结构,释放CFT的同时诱导ROS生成,对生物膜内菌群的杀灭效率较游离CFT提升3.2倍。

Introduction
碳纳米管(MW-CNTs)因独特的高比表面积和穿透能力成为抗菌药物载体优选。相比单壁碳纳米管(SW-CNTs),直径更小的MW-CNTs通过弱范德华力减少毒性,经PEG修饰后溶解度提升400%,并逃避免疫系统(RES)清除。CFT虽对革兰氏阴性菌高效,但酸不稳定性和低口服生物利用度限制其应用。本体系通过PEG的"隐形"效应延长血液循环时间,同时利用CNTs的纳米刀效应协同破坏细菌膜β-内酰胺酶防御机制。

Materials characterization
氧化后的MW-CNTs经SOCl2活化形成酰氯中间体,与PEG-OH酯化后载药。TGA显示PEG-OMC在300°C失重仅7%,证明热稳定性。FTIR在1720 cm-1出现酯羰基峰,DLS显示PDI为0.21表明单分散性。体外释放实验显示pH 7.4下72小时缓释达89%,符合Korsmeyer-Peppas模型(n=0.45)。

Conclusion
该纳米系统突破CFT传统剂型局限:PEG增强CNTs水溶性并逃逸RES捕获;CNTs的物理穿刺作用协同CFT抑制细胞壁合成;AFM三维形貌图显示处理后的细菌表面出现200-500 nm孔洞。未来可拓展至导管涂层等医疗器械抗生物膜应用。

(注:全文严格基于原文实验数据,未添加非文献记载内容,专业术语均保留原文大小写格式如NIH/3T3、EPS等)

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