寄生虫

新技术纳米材料治愈伤口背后的故事

发布时间:2022/11/21 16:12:18   

AZoNano与DominikRejman博士讨论了创新的伤口治疗方法NANO-LLPO。这种纳米纤维敷料不仅可以帮助预防细菌感染,还可以促进伤口愈合。阅读更多关于这一激动人心的发展背后的研究,以及它如何帮助推动纳米技术在生物医学中的整合。

请您介绍一下自己并告诉我们是什么激发了您从事生物技术研究的事业?

我叫DominikRejman,我是布拉格捷克科学院有机化学和生物化学研究所(IOCB布拉格)的组长。我毕业于UTC布拉格的有机化学专业,并继续攻读博士学位。在布拉格IOCB从事修饰核苷、核苷酸和寡核苷酸领域的研究。

由于这些分子往往具有令人着迷的生物学特性,我从一开始就与生物化学、生物学和药物化学联系在一起。在谢菲尔德大学的第一个博士后职位期间,我研究了二核苷多磷酸及其类似物。然后,我在明尼苏达大学药物设计中心处理IMPDH抑制剂和抗寄生虫化合物。

当我回到布拉格时,我的重点是抗菌化合物,以及了解和治疗传染病的新策略。

您是如何开始涉足纳米材料的?

利用我的抗寄生虫化合物研究,我与微生物研究所的L.Krásn和Palack大学Olomouc的M.Kolá合作发现了称为脂磷氧素(LPPO)的新型抗菌化合物。

在我就这个主题进行了一次演讲之后,布拉格烧伤中心的负责人R.Zajíek找到了我。他表达了他对烧伤患者感染的担忧,由于他参与了利贝雷茨技术大学(TUL)开发的新型纳米材料纤维敷料NANOTARDIS的临床试验,我们最终想到了将我们的分子与新型纳米材料相结合的想法。

你能概述一下你的研究吗?

我与TUL的D.Luká教授合作开发了这种新型复合材料。首先,我们开发了制造方法,然后评估了其抗菌和机械性能。最后,我们进行了第一次体内实验以验证其在感染性伤口中的应用,这是非常成功的。

NANO-LPPO在预防皮肤感染和防止细菌菌株耐药性方面是一项激动人心的创新。您能解释一下这种发展与现有治疗方法的比较吗?

纳米材料本身可以促进伤口愈合,形成一种细胞生长的支架。一个重要的特性也是它的生物降解性,由伤口中存在的酶脂肪酶介导。

当我们将纳米材料与抗菌LPPO结合使用时,LPPO主要通过生物降解释放。

材料中LPPO的存在会增加降解速度。这项技术特别有趣,因为伤口中的细菌会分泌溶解酶,从而增强生物降解,释放抗菌成分LPPO。

应用LPPO前后的枯草芽孢杆菌。第二张图显示了十分钟后对细菌的损害。

换言之,抗菌化合物的释放部分受细菌存在的控制。另一个重要的特性是抗菌成分仅在感染部位发挥其活性。由于它不被吸收,原则上不应形成抗性发展的选择压力。

此外,我们知道细菌很难对LPPO产生抗性——到目前为止,我们一直无法选择对LPPO具有抗性的菌株,这太棒了。

测试了不同浓度LPPO对纳米纤维伤口敷料的影响。不同的LPPO浓度如何影响纳米纤维作为伤口敷料的能力?

NANO-LPPO复合材料的最佳LPPO浓度需要在接下来的实验中解决。到目前为止,5-10%似乎足以防止伤口感染,至少对于金黄色葡萄球菌。

该方法的一个关键方面是定义伤口敷料的润湿性。在设计活性、生物相容性纳米材料时,还有哪些重要的参数需要解决?

润湿性测量是理解为什么NANO-LPPO中存在LPPO会增强其生物降解性的关键。其他重要参数包括降解速率和LPPO释放到伤口的速率。

另一个是材料的疏水性,正如我们所展示的,可以通过LPPO的存在或通过改变纳米材料本身的聚合物组成来改变材料的疏水性。

非织造纳米纺织品NANOTARDIS。凭借其形态和物理化学特性,该装置可促进清洁的急性伤口的愈合。图片来源:利贝雷茨技术大学

您认为目前有哪些主要障碍限制了纳米纤维和更广泛的纳米材料在临床应用中的应用?

我没有看到任何限制纳米纤维使用的严重障碍。由于某些纳米颗粒在组织中的积累和潜在的慢性毒性,我看到了他们对使用某些纳米颗粒的一些担忧。

感染治疗和促进组织再生对于内部损伤也很重要。这项研究如何扩展到这个应用程序?

对于内部使用,我们可以期待更多的全身暴露于抗菌成分,需要一种具有极低全身毒性和最小耐药性选择倾向的抗菌化合物。我们希望这可能是我们目前正在开发的下一代LPPO。

非织造纳米纺织品NANOTARDIS。凭借其形态和物理化学特性,该装置可促进清洁的急性伤口的愈合。图片来源:利贝雷茨技术大学

这项研究的下一步是什么,更广泛地说,纳米纤维和纳米材料在临床应用中的作用是什么?

NANO-LPPO研究的下一步将是下一阶段的临床前评估。这将涉及猪模型,它在伤口愈合方面更相关。成功后,即可开始临床评估。

我看好改性纳米纤维材料在临床上的应用,所以我相信20年后,医院的常用工具。我还希望个人使用的基于纳米材料的敷料将上市。

关于DominikRejman博士

DominikRejman是布拉格捷克科学院有机化学与生物化学研究所(IOCB布拉格)的组长,以AntonínHol教授的抗病毒无环核苷膦酸盐而闻名。Rejman博士毕业于布拉格UTC有机化学专业,并继续攻读博士学位。在布拉格IOCB从事修饰核苷、核苷酸和寡核苷酸领域的研究。

在谢菲尔德大学担任博士后期间,Rejman博士将研究重点放在二核苷多磷酸及其类似物上。接下来,他在明尼苏达大学药物设计中心研究了IMPDH抑制剂和抗寄生虫化合物。回到布拉格后,Rejman博士的重点是抗菌化合物,以及一般而言,了解和治疗传染病的新策略。



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