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摘要
用抗生素治疗感染通常会导致多重耐药细菌的快速进化和传播。
2022年12月7日，武汉大学张先正团队在Advanced Science 在线发表题为“In Situ Sprayed Biotherapeutic Gel Containing Stable Microbial Communities for Efficient Anti-Infection Treatment”的研究论文，该研究报道了一种原位形成的生物治疗凝胶，可控制多重耐药细菌感染并加速伤口愈合。该生物治疗凝胶通过将能够产生抗菌物质和有机酸的稳定微生物群落（康普茶）结合到热敏Pluronic F127（聚乙二醇-聚丙二醇）溶液中构建而成。
该研究发现基于稳定微生物群落的生物治疗凝胶在多种致病菌来源的异种移植物感染模型以及患者来源的多重耐药细菌异种移植物感染模型中具有广谱抗菌性和强抗菌效果。生物治疗凝胶系统在去除病原体和促进感染伤口愈合方面明显优于商业化的广谱抗菌凝胶（0.1%聚氨丙基双胍）。总得来说，这一利用稳定的共生菌群来击退病原体的生物治疗策略为开发高效的抗菌生物材料提供了范例，并克服了抗生素在治疗多重耐药细菌感染方面的阻碍。
健康的皮肤与外部环境直接接触，其中各种微生物群落（细菌、真菌和病毒）共存，对免疫系统的成熟和稳态有重大影响。 然而，一旦皮肤受损，开放、湿润和营养丰富的伤口为病原体定植提供了独特的环境。不受控制的病原体清除和屏障修复会导致表皮屏障缺陷和伤口感染。为了对抗感染，患者通常接受全身性广谱抗生素治疗。不幸的是，动态病原体不断进化出复杂的机制来抵抗成分固定的抗生素，加速了多重耐药菌的快速进化和传播。 因此，非常需要开发一种适应性强的策略来控制耐药菌感染并促进组织再生。
微生物是高度群居的物种，其群体交流可以调节一系列对健康很重要的行为，包括重塑以及随后响应环境线索进化。特别是某些有益细菌可以通过分泌大量代谢物和抗菌剂来创造独特的局部微环境，这些代谢物和抗菌剂适合它们的生存，但抑制竞争微生物的生长，如乳酸杆菌已被成功地用于恢复天然阴道菌群来治疗尿路感染。此外，酵母和丝状真菌可以在共同环境中共存，并表现出协同拮抗相互作用。 然而，研究表明在基于细菌的生物治疗药物实验中，细菌不受控制的生长可能会导致治疗效果不理想和全身炎症。
生物治疗凝胶的制备和抗感染治疗示意图（摘自Advanced Science ）
康普茶被称为一种发酵产品，是由酵母菌Komagataeibacter和糖茶液中的乳酸菌属组成的微生物群落。在发酵过程中，酵母通过转化酶作用将多糖水解成单糖，随后细菌通过酒精代谢去除废物。相互关联的生化反应第一阶段由耐渗透微生物主导，后来由耐酸物种主导。这些相互作用可能代表了细菌和酵母之间的共生关系，从而形成稳定的共培养系统。尽管已经有许多关于康普茶用于抗菌的研究，但是多数都局限于体外抗菌试验，其表征手段单一且缺乏合适的剂型。研究人员推测这种巧妙的共生体具有阻挡外来细菌和维持原有体内平衡的能力，可以作为一种活性生物治疗剂来控制感染，减少全身炎症。
该研究探索了康普茶是否可以通过群体交流来控制细菌感染。首先，调节微生物群落的生长速率并研究它们的生长稳定性。随后，评估康普茶对细菌和真菌的抗菌效果，并进一步鉴定有助于康普茶抗菌效果的生物活性成分。为实现更好的实际应用，作者设计了一种基于Pluronic F127（聚乙二醇-聚丙二醇）的原位喷雾生物治疗凝胶（表示为带有康普茶的凝胶），其中包含稳定的微生物群落，以消除感染伤口中的病原体。
F127是经美国食品药品监督管理局批准的高生物相容性材料，具有热敏胶凝性、皮肤粘附性和可制备喷雾制剂等优点，已广泛应用于纳米医学。因此，能够喷洒含有康普茶的凝胶并在原位快速形成，为受伤的组织形成临时屏障，最终作为活性生物治疗剂来阻挡病原体。结果表明， 在各种致病菌来源的异种移植感染模型以及患者来源的耐药细菌异种移植模型中，生物治疗凝胶系统在炎症反应、促进血管生成和伤口闭合方面优于商业广谱抗菌凝胶（0.1% 聚氨基丙基双胍）的抗感染效果。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202205480
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