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蘭州大學王凱榮教授課題組 ACS Nano：一種由天然抗菌肽和ADP構建的多功能水凝膠
2022-05-14  來源：高分子科技

 

圖1. J-1-ADP水凝膠的構建及應用


  腹腔粘連是腹腔手術最為常見且嚴重的并發(fā)癥，嚴重影響患者的健康狀況和生活質(zhì)量，目前臨床上仍亟需發(fā)展有效的粘連預防及治療措施。手術創(chuàng)傷、術后出血以及術后感染是組織粘連形成的主要誘因。當前，水凝膠材料由于其可注射性而可以覆蓋不規(guī)則傷口，其在止血、傷口愈合和抗粘連等方面的應用引起了研究者的極大關注。近期，蘭州大學基礎醫(yī)學院王凱榮教授課題組利用從蜜蜂蜂王漿中分離得到的天然抗菌肽J-1與腺苷二磷酸（ADP）溶液，在近生理pH環(huán)境通過多肽自組裝為納米纖維，進而交聯(lián)成納米纖維網(wǎng)絡而制備成J-1-ADP多肽水凝膠，該水凝膠的制備過程中沒有添加任何化學交聯(lián)劑 （如圖2所示）。


 

圖2.  抗菌肽J-1在10 mM的ADP鈉鹽中形成水凝膠。左圖為水凝膠在小瓶中的形態(tài)，右圖為該水凝膠的掃描電鏡纖維結構。


  抗菌肽J-1具有良好的廣譜抗菌活性，而ADP是最早發(fā)現(xiàn)，也是人體內(nèi)最重要的能誘導血小板聚集的物質(zhì)，其可激活血小板，誘導血小板聚集而加速凝血過程。該制備策略將抗菌肽的抗菌活性和ADP的凝血活性賦予了該水凝膠，其對革蘭氏陽性菌株 S. aureus，及其耐藥株MRSA， 革蘭氏陰性菌株 E. coli，真菌 C. albicans都表現(xiàn)了良好的抑菌/殺菌活性（如圖3所示）；在體外凝血試驗及小鼠肝臟出血模型中均表現(xiàn)了良好的凝血性能（如圖4所示）；該水凝膠在大鼠腹壁缺損-盲腸磨損動物模型中顯示了良好的防粘連活性（如圖5所示）。此外，由于該水凝膠是由天然活性肽與生理活性物質(zhì)通過物理交聯(lián)而制成，因此其具有良好的生物相容性 （如圖6所示）。因此，該研究可能為功能多肽水凝膠的設計、合成提供一種新的策略，或可為預防臨床術后粘連提供一種替代材料。


圖3. J-1-ADP水凝膠對金黃色葡萄球菌、MRSA、大腸桿菌和白色念珠菌的增殖及菌落形成的影響。



圖4. J-1-ADP水凝膠的體外、體內(nèi)凝血實驗。A，B，C，D分別為水凝膠的全血凝血，血漿凝血，血小板激活及血小板粘附實驗；E為小鼠肝臟出血模型凝血實驗，F為凝血時間，G為出血質(zhì)量。 



圖5. J-1-ADP水凝膠在大鼠腹壁缺損?盲腸磨損模型中抗粘連作用。A為術后7天，14天腹壁粘連的代表圖片；B，C為不同組的術后粘連評分。 



圖6. J-1-ADP水凝膠的生物相容性實驗。A，B，C為其血液相容性研究；D，E為其與哺乳動物細胞相容性研究；F和G為其免疫相容性研究。


  該項工作以“An Injectable Peptide Hydrogel Constructed of Natural Antimicrobial Peptide J-1 and ADP Shows Anti-Infection, Hemostasis, and Anti-Adhesion Efficacy” 為題發(fā)表在ACS Nano上（ACS nano 2022, DOI:10.1021/acsnano.1c11206）。文章第一作者是蘭州大學基礎醫(yī)學院2018級博士研究生周靜靜，2019級博士研究生張翰儒為共同第一作者，蘭州大學基礎醫(yī)學院王凱榮教授和閻文錦教授為該論文通訊作者。該研究得到了中國醫(yī)學科學院多肽研究創(chuàng)新單元醫(yī)學與健康科技創(chuàng)新工程項目，國家自然科學基金委員會和甘肅省自然科學基金項目的支持。 


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c11206 

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（責任編輯：xu）
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