响应pH的,反向电荷的层层的纳米粒子表面增强生物膜透和消除
Elad Deiss-Yehiely1,2, Gerardo Cárcamo-Oyarce3, Adam G Berger2,4,5
1Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, 182 Memorial Drive, Cambridge, Massachusetts 02142, United States.
ACS biomaterials science & engineering
|June 30, 2023
概括
研究人员开发了pH响应的纳米粒子 (NP),通过改变电荷,穿透生物膜. 这些新型的NP增强了抗生素的输送,在具有挑战性的生物膜感染中显著降低了细菌负载.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 抗菌药物药物交付 抗菌药物药物交付
- 微生物学 微生物学
背景情况:
- 生物膜保护微生物免受抗生素由于他们的细胞外基质,需要增强的药物输送策略.
- 传统的纳米粒子 (NP) 设计通常依赖于生物膜透的正表面电荷,但这些NP面临着毒性和体内快速清除的问题.
- 生物膜中的酸性微环境为开发刺激响应药物递送系统提供了机会.
研究的目的:
- 设计和合成pH响应纳米粒子 (NP),在酸性生物膜环境中从负到正的表面电荷过渡.
- 评估这些电荷转换NP在*Pseudomonas aeruginosa*生物膜中透和积累的有效性.
- 评估与无药物和无响应的NP相比,含有托布拉米辛的,对pH值有反应的NP的增强抗菌疗效.
主要方法:
- 纳米颗粒的制造使用与pH取决,可水解的聚合物进行层层 (LbL) 静电组装.
- 基于聚合物性质的NP收费转换率的表征.
- 在野生类型和突变*Pseudomonas aeruginosa*生物膜中评估NP透和积累.
- 在用托布拉米辛载荷的NP处理后,量化细菌活力 (殖民地形成单位).
主要成果:
- 合成的NP显示了可调节的电荷转换率,从数小时到快速转换.
- 具有更快电荷转换的NP在P. aeruginosa生物膜中表现出更好的透和积累.
- 与缓慢转换的NP和免费的tbramycin相比,装载着tbramycin的快速转换NP实现了细菌负荷的3.2倍减少.
结论:
- 响应pH的NP为克服与生物膜相关的抗生素耐药性提供了一个有希望的策略.
- 能够根据生物膜微环境来切换表面电荷的能力可以提高NP透率和药物输送.
- 这项研究为设计用于生物膜感染的先进纳米粒子治疗方法提供了框架.
