抗菌材料新突破:静电纺丝技术制备释放噬菌体的抗金黄色葡萄球菌纤维膜

【字体: 时间:2025年09月08日 来源:Journal of Drug Delivery Science and Technology 4.9

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  为解决抗生素耐药性金黄色葡萄球菌(S. aureus)感染难题,研究人员通过同轴静电纺丝技术将噬菌体整合到聚己内酯/聚乙二醇(PCL/PEG)纤维中,成功开发出兼具机械强度和抗菌活性的新型材料。该材料在PBS中能快速释放活性噬菌体,30天后仍保持50%活性,为耐药菌感染治疗提供了新策略。

  

抗生素耐药性已成为全球公共卫生的重大威胁,其中金黄色葡萄球菌(S. aureus)因其强大的耐药性和生物膜形成能力,给伤口感染治疗带来严峻挑战。传统抗生素在面对这类"超级细菌"时往往束手无策,而噬菌体疗法因其高度特异性重新受到关注。然而,如何将脆弱的噬菌体有效递送至感染部位并保持其活性,一直是制约该技术临床应用的关键瓶颈。

在这项发表于《Journal of Drug Delivery Science and Technology》的研究中,Peter Schmieder等科学家创新性地采用同轴静电纺丝技术,将特异性靶向S. aureus的噬菌体SAVM02封装在聚己内酯(PCL)/聚乙二醇(PEG)复合纤维中。研究团队通过优化电纺参数,使用双针头系统分别输送含噬菌体的PEG核心溶液和PCL/PEG壳层溶液,在18kV电压下制备出具有核壳结构的纤维膜。

研究结果显示,这种被命名为ESCOAXP的材料展现出优异的性能:扫描电镜(SEM)显示纤维直径主要分布在0.6-1.2μm范围;透射电镜(TEM)直接观察到纤维核心中的噬菌体颗粒;力学测试显示其杨氏模量达10MPa,拉伸强度显著高于不含噬菌体的对照组。特别值得注意的是,材料在磷酸盐缓冲液(PBS)中10小时内即释放50%质量(主要为PEG组分),与噬菌体的快速释放行为高度吻合。

生物学评价证实,ESCOAXP膜能产生明显的溶菌圈,且活性与初始噬菌体载量正相关。即使在4°C储存30天后,仍保留约50%的溶菌活性。对照实验显示该材料对大肠杆菌(E. coli)无作用,证实了噬菌体的特异性。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析,研究人员发现噬菌体的加入并未改变聚合物分子结构,这解释了为何材料机械性能得以保持。

在讨论部分,作者指出这项工作的创新性在于:首次将LB培养基作为核心溶剂用于噬菌体电纺,既保护了噬菌体免受氯仿影响,又简化了制备流程;通过同轴设计实现了快速释放与机械强度的平衡,克服了传统水溶性电纺材料强度不足的缺陷。虽然目前噬菌体在纤维中的分布均匀性仍需优化,但这项研究为开发抗耐药菌感染的新型敷料奠定了重要基础,其技术路线也可拓展至其他噬菌体-聚合物组合系统。未来通过验证和多重噬菌体共载研究,有望推动这一技术向临床应用转化。

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