新的靶向给药系统增强了抗生素

德克萨斯A&M大学ArtieMcFerrin化学工程系副教授Hung-JenWu正在努力战胜对多种抗生素产生抗药性的细菌。为了实现跨学科成果，吴正与德克萨斯A&M工程学院和德克萨斯A&M健康科学中心的研究人员合作。

“这些细菌不仅具有耐药性，而且还具有多重耐药性，”吴说。“这意味着几种不同类别的抗生素无法杀死它们。这已成为对公共健康的巨大威胁，因为医生无法使用过去使用的相同药物有效治疗这些疾病。”

该研究已发表在AdvancedTherapeutics和ACSAppliedMaterials&Interfaces上。

过去，医学研究界曾试图通过开发新的抗生素来击败耐抗生素细菌。这种方法很昂贵，可能需要几十年才能完成。吴采取了不同的方法。通过使用有针对性的系统，他将抗生素直接输送给细菌，从而使它们对病原体产生更大的影响。

“通过使用靶向给药系统，我们实际上可以减少抗生素的剂量，但仍能有效杀死病原体，”吴说。

当研究人员观察他们试图杀死的病原体的行为时，出现了使用有针对性的方法的想法。当细菌进入体内时，它们使用强弱配体连接的组合来附着在细胞膜上并感染细胞。配体是存在于细菌和细胞膜上的分子连接，通过使用独特的分子结构使两个细胞相互粘附。Wu和他的合作者正在利用细菌的这一特性，利用这种结合方法将抗生素直接有效地输送给细菌。

“我们注意到细菌如何同时附着在宿主细胞的强配体和弱配体上，我们想知道如何使用它，”吴说。“我们受到细菌的启发，开发了这种新的药物载体系统。”

虽然医学界以前曾尝试使用这些连接，但效果很低，因为研究人员只关注强配体对。

“我们实验室的独特之处在于我们专注于弱配体对，”吴说。“虽然强配体对很重要，但研究人员很难在细胞膜上找到它们，因为它们很稀少。弱配体对的丰富性使它们更有效地将药物输送到细胞。”

为了促进靶向递送，Wu在抗生素颗粒外部设计了分子配体结构，与细菌细胞膜上的弱配体对结合。当抗生素颗粒遇到细菌细胞时，大量的弱配体对导致抗生素颗粒在多个位置粘附在细胞上，从而形成更稳定的连接。这允许细菌细胞更有效地吸收抗生素。抗生素的这种快速吸收导致更有效地破坏病原体。

吴的研究集中在两种细菌上，一种是引起结核病的细菌，一种是结核分枝杆菌，另一种是表现出抗生素耐药性的主要细菌病原体铜绿假单胞菌。将来，他希望将他的方法应用于其他类型的细菌，以帮助减缓其他传染病的传播。

“这种机制旨在与所有类型的细菌一起工作，”吴说。“当我们将其应用于其他类型的细菌时，我可以快速识别配体对。我们将能够使用这种新工具有效地治疗许多不同类型的细菌。”