黄帆团队、刘鉴峰团队开发了一种超分子生物被膜解离剂用于治疗耐药细菌感染
近日，中国医学科学院放射医学研究所作为第一完成单位在Chemical Engineering Journal上发表题为“A supramolecular biofilm disruptor based on cationic macrocyclic amphiphiles to eradicate bacterial biofilm-associated infections”的研究论文。
近年来，耐药性细菌感染已成为全球公共卫生的重大威胁，相关死亡人数持续上升。研究表明，细菌通过形成生物被膜，不仅显著增强其抗药性和免疫逃逸能力，还可阻碍抗生素有效穿透感染部位，成为临床感染难以根除的重要原因之一。因此，开发兼具高效穿透与清除生物被膜能力的新型材料至关重要。
超分子大环杯芳烃因其独特的结构与功能特性，已被广泛应用于生物传感与药物递送等领域。这类分子具备良好的化学可修饰性、独特的主客体识别能力、定量负载能力，以及与多种生物基质的强相互作用，为构建功能性生物医学材料提供了理想平台。基于超分子化学策略，黄帆与刘鉴峰研究团队设计并构建了一种新型的生物被膜解离剂。该解离剂以杯[4]芳烃（ChC4A）为主体骨架， 上缘通过酯键修饰胆碱基团，下缘引入疏水烷基链，化学修饰后的杯芳烃拥有良好的两亲性，使其能够自组装形成稳定的纳米结构。利用其主客体识别特性，ChC4A可高效络合抗生素夫西地酸钠（SF），构建成超分子抗菌纳米制剂ChC4A@SF NPs。该材料可通过阳离子胆碱基团与生物被膜内负电性的蛋白质和DNA产生相互作用，破坏生物被膜结构，暴露出游离细菌。进一步利用被膜微环境中高表达的酯酶，实现酯键断裂，导致超分子大环对抗生素的亲和性降低，包封的SF响应释放，实现对生物被膜的高效解离与协同抑菌。最后，小鼠皮肤感染模型显示，ChC4A@SF NPs显著降低了伤口处细菌数量，促进伤口愈合，并有效减轻炎症反应。因此，本研究提出了一种基于两亲性大环结构的新型超分子抗菌策略，为应对细菌生物被膜感染提供了普适和高效的平台。
该研究得到国家自然科学基金、天津市自然科学基金等项目资助。中国医学科学院放射医学研究所硕士研究生彭诗宇，苏林竹助理研究员为论文共同第一作者，中国医学科学院放射医学研究所黄帆研究员、刘鉴峰研究员，苏林竹助理研究员，南开大学郭东升教授，内蒙古工业大学张天行老师为论文共同通讯作者。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160905
