突破慢性难治性伤口的细菌屏障

慢性伤口是无法正常愈合的开放性溃疡或受伤组织。由于金黄色葡萄球菌或金黄色葡萄球菌等细菌感染，这些类型的伤口非常难以治疗。此外，对抗生素具有高度耐药性的细菌感染，如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)，是医院患者感染危及生命的主要原因之一。

为了抵御我们的免疫系统和其他威胁，金黄色葡萄球菌可以结合在一起，在自身周围形成光滑、粘稠的力场或生物膜。生物膜屏障非常厚，免疫细胞和抗生素都无法穿透并中和有害细菌。

UNC 医学院和UNC-NC 州立生物医学工程联合系的研究人员开发了一种新方法，将棕榈油酸、庆大霉素和非侵入性超声相结合，以帮助改善已感染金黄色葡萄球菌的慢性伤口的药物输送。金黄色葡萄球菌。

使用他们的新策略，研究人员能够将糖尿病小鼠伤口中具有挑战性的 MRSA 感染减少 94%。他们能够对几只老鼠的伤口进行彻底消毒，其余的则显着减少了细菌负担。他们的研究结果发表在Cell Chemical Biology上。

“当细菌没有从慢性伤口中完全清除时，它会使患者面临感染复发或发生继发感染的高风险，”资深作者、微生物学系研究副教授 Sarah Rowe-Conlon 博士说。免疫学。“这种治疗策略有可能改善结果并减少患者慢性伤口感染的复发。我们对将其转化为临床的潜力感到兴奋，而这正是我们目前正在探索的。”

生物膜充当许多类别抗生素的物理屏障。UNC-NCSU 生物医学工程联合系的研究助理教授Virginie Papadopoulou 博士很想知道非侵入性空化增强超声是否可以产生足够的搅动以在生物膜中形成开放空间以促进药物输送。

可以被超声波激活的液滴，称为相变造影剂 (PCCA)，被局部应用于伤口。超声波换能器聚焦在伤口上并打开，导致液滴内的液体膨胀并变成微小的充气微泡，然后迅速移动。

这些微气泡的振荡搅动生物膜，既机械地破坏它又增加流体流动。最终，生物膜破坏和药物通过生物膜的渗透增加相结合，使药物能够以非常高的效率进入并杀死细菌生物膜。

“微泡和相变造影剂充当超声能量的局部放大器，使我们能够精确瞄准伤口和身体区域，以实现标准超声无法实现的治疗效果，”William R. Kenan Jr. 特聘教授和代顿说。 UNC-NCSU 生物医学工程联合系系主任。“我们希望能够使用类似的技术将化疗药物局部输送到顽固的肿瘤，或者将新的遗传物质也驱动到受损细胞中。”

当细菌细胞被困在生物膜内时，它们几乎无法获得营养和氧气。为了节省资源和能量，它们会进入休眠或困倦状态。在这种状态下被称为持久细胞的细菌对抗生素具有极强的抵抗力。

研究人员选择了庆大霉素，这是一种局部抗生素，由于广泛的抗生素耐药性和对持久性细胞的活性差，通常对金黄色葡萄球菌无效。研究人员还在他们的模型中引入了一种新型抗生素佐剂棕榈油酸。

棕榈油酸是一种不饱和脂肪酸，是人体的天然产物，具有很强的抗菌性能。脂肪酸将自身嵌入细菌细胞膜中，作者发现它有助于抗生素成功进入金黄色葡萄球菌细胞，并能够杀死持留细胞并逆转抗生素耐药性。

总的来说，该团队对这种新的局部非侵入性方法充满热情，因为它可以为科学家和医生提供更多工具来对抗抗生素耐药性并减轻服用口服抗生素的严重副作用。

“全身性抗生素，如口服或静脉注射，效果很好，但通常存在很大的风险，例如毒性、消灭肠道微生物群和艰难梭菌感染，”Rowe-Conlon 说。“使用这个系统，我们能够使外用药物起作用，并且可以将它们以非常高的浓度应用于感染部位，而没有与全身给药相关的风险。”

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