近日，我校材料科學與工程學院劉潤輝教授課題組和上海市第一人民醫(yī)院林浩東教授團隊合作，制備了基于宿主防御肽模擬的抗菌多肽聚合物摻雜的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA骨水泥微球 (PMMA@polymer)，在兔慢性骨髓炎模型中表現(xiàn)出優(yōu)異的體內(nèi)治療效果。該成果以“Peptide Polymer-Doped Cement Acting as an Effective Treatment of MRSA-infected Chronic Osteomyelitis”為題發(fā)表在《先進功能材料》(DOI: 10.1002/adfm.202107942)。

慢性骨髓炎的治療通常需要多次手術(shù)和長期抗生素干預，復發(fā)風險高，給患者帶來巨大痛苦和經(jīng)濟負擔。目前，載有抗生素的PMMA骨水泥已廣泛用于臨床治療慢性骨髓炎。然而，非降解PMMA骨水泥中抗生素的釋放通常緩慢且不完全，導致局灶性病變處抗生素濃度不足，治療效果不佳。此外，抗生素耐藥菌的迅速出現(xiàn)給慢性骨髓炎的治療帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此迫切需要找到非抗生素療法治療耐藥菌感染引起的慢性骨髓炎的有效策略。

在這項研究中，多肽聚合物能從惰性PMMA中快速釋放、快速起效、且基本完全釋放，克服了抗生素骨水泥釋放不充分的固有缺點。多肽聚合物作為宿主防御肽 (HDPs) 的模擬物，不僅具有高效抗菌活性，1小時內(nèi)能殺死99.99%的細菌，還不易誘導細菌產(chǎn)生耐藥性，連續(xù)使用多肽聚合物刺激超過200代的細菌未獲得耐藥性。值得注意的是，多肽聚合物還能有效地殺死耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (MRSA) 持留細菌，與最后一線抗生素萬古霉素的低活性形成鮮明對比。另外含有外消旋D,L賴氨酸組成的多肽聚合物展示了良好的酶穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。

在兔慢性骨髓炎動物模型中，抗菌骨水泥 (PMMA@polymer) 對比空白骨水泥 (PMMA) 實現(xiàn)了有效體內(nèi)治療，骨組織和骨髓組織的細菌密度定量分析均顯示約2-log數(shù)量級的下降，反映炎癥的白細胞計數(shù) (WBC) 恢復到正常水平，組織學分析發(fā)現(xiàn)骨組織炎癥細胞浸潤明顯減少，MRSA分布顯著降低。于此同時，組織學分析同樣顯示抗菌骨水泥無明顯的體內(nèi)毒性。因此抗菌多肽聚合物摻雜的PMMA骨水泥在耐藥菌引起的慢性骨髓炎的臨床治療中具有潛力。

我校武月銘博士和上海市第一人民醫(yī)院林耀發(fā)醫(yī)生是該論文的共同第一作者，我校劉潤輝教授和上海市第一人民醫(yī)院林浩東教授是共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金委等基金的資助。

論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202107942