浙江大学周民/姚克团队开发可视化镓/溶壁酶整合策略，用于真菌性角膜炎治疗

真菌性角膜炎是常见的角膜感染致盲性疾病之一，在发展中国家尤为突出。目前，临床上主要以纳他霉素、两性霉素B等局部抗真菌药来进行治疗，但是治疗效果有限，并且需要多次频繁的给药而使病人的依从性不佳。

相关研究发现，真菌细胞壁的胞外多糖，例如β-葡聚糖等对抗真菌剂的耐药性起到重要作用。特别是，感染过程中，逐渐形成的真菌生物膜中的胞外多糖，会进一步的起到渗透壁垒的作用，螯合抗真菌药物，防止其到达作用靶点。因此，针对真菌细胞壁与真菌生物膜共有的胞外多糖这个靶点，可以指导抗真菌药物的开发和研究。

为此，浙江大学周民研究员团队联合浙大二院眼科中心、浙江大学眼科医院姚克教授团队，在材料领域顶级期刊 Advanced Materials 上在线发表了题为：Visualized Gallium/Lyticase-Integrated Antifungal Strategy for Fungal Keratitis Treatment 的研究论文。该论文报道了一种可视化镓/溶壁酶整合策略用于真菌性角膜炎治疗（示意图1）。

示意图1 ：可视化镓/溶壁酶整合策略治疗真菌性角膜炎

该整合策略抗菌剂首先利用简单的超声震荡的方法快速高效的将具有内切葡聚糖酶和蛋白酶活性的溶壁酶负载到多孔硅纳米载体上，随后利用多巴胺的附着能力，将具有抗菌镓离子（Ga）螯合并组装在多孔硅载体的表面，形成最终的溶壁酶/镓整合抗菌剂（MLPGa）。如图1所示，具有丰富孔道的纳米多孔硅上可以看到明显Ga的元素信号。

同时，再负载螯合Ga离子之后，产生了多个强烈的拉曼光谱峰，这为之后可视化的检测Ga离子的释放行为提供了便捷的途径。随后，该策略以白色念珠菌为研究对象，系统研究了MLPGa抗菌剂对其杀菌效果和杀菌机理。实验结果显示，该策略可以有效的降解白色念珠菌细胞壁和生物膜基质中的胞外多糖，包括β-葡聚糖，从而提高Ga离子的进一步的杀菌作用，并且可以有效的去除游离的白色念珠菌和成熟的真菌生物膜。相关机理分析发现，MLPGa的潜在抗真菌的途径涉及活性氧的产生、干扰包括抗氧化，胞外多糖相关，铁离子利用，真菌生长发育以及毒力因子在内的基因和代谢过程。

图1 ：镓/溶壁酶整合抗菌剂设计

在体外验证的基础上，同时以MLPGa纳米眼药水的形式，在白色念珠菌感染的小鼠真菌性角膜炎模型中进行验证。如图2所示，利用MLPGa中多巴胺本身的光声以及Ga螯合的拉曼双模态影像进行观察，表明MLPGa可以在感染眼部有效的滞留和持续的释放。在同等的给药条件下，MLPGa取得了比临床抗真菌剂两性霉素B更佳的治疗效果。不仅治疗效果优异，MLPGa还表现出较好的生物相容性，并未产生明显的全身以及眼局部的毒性，具有可观的转化前景来治疗目前临床上难治性的真菌性角膜炎问题。

图2 ：可视化镓/溶壁酶整合抗菌剂的治疗效果

浙江大学转化医学研究院博士生何健，浙大二院眼科中心博士生叶洋和转化院博士生张东晓为本文的第一作者和共同第一作者。浙江大学周民研究员、浙江大学医学院附属第二医院眼科中心、浙江大学眼科医院姚克教授为论文的共同通讯作者。上述研究得到了国家自然科学基金、浙江省重点研发计划项目基金、创新研究院医药转化项等基金项目的大力支持。

浙江大学周民研究员团队近年来，以临床难治性感染性疾病问题为导向，联合临床医学团队，深入开展生物材料的抗感染应用与基础研究。尤其是针对眼部感染疾病，前期研究的铜源纳米眼用凝胶项目，已经顺利开展临床试验，对感染性角膜炎取得了较好的治疗效果。同时也发表了一系列相关研究论文（Nano Today 2021；ACS Nano 2021，2020；Bioactive materials 2021；ACS Applied Bio Materials 2021；Biomaterials 2020；Theranostics 2020；ACS Applied Materials ＆ Interfaces 2019，2018）。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202206437

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