蛋白抑制细菌感染

澳大利亚皇家墨尔本理工大学研究人员领导的这项合作研究，首次报道了使用仿节肢弹性蛋白制成的抗菌涂层完全阻隔细菌在表面的附着。

研究第一作者Namita Roy Choudhury教授表示，这一发现是实现创建智能表面目标的关键一步，该表面可阻止危险细菌（尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等抗生素耐药菌）在医疗植入物上生长。

她指出："这项工作展示了如何调整这些涂层以有效对抗细菌——不仅在短期内有效，还可能具有长期效果。"

尽管经过灭菌和感染控制，植入物术后仍常发现细菌。这些细菌可能导致感染而需使用抗生素，但随着抗生素耐药性日益普遍，亟需新的预防措施。

Choudhury表示："抗生素耐药性促使人们更关注自灭菌材料领域及抗菌表面的简易制备。"

"因此，我们设计了这种表面以完全阻止细菌的初始附着和生物膜形成，从而降低感染率。"

Choudhury称潜在应用包括手术器械、医疗植入物、导管和伤口敷料的喷雾涂层。

弹性蛋白救援

节肢弹性蛋白是存在于昆虫体内的一种蛋白质，以其卓越弹性著称——它使跳蚤能在微秒内跳跃超过自身高度一百倍——同时还具有极强的回弹性和生物相容性。

Choudhury解释道："这些卓越特性及无毒性质使节肢弹性蛋白及其仿生蛋白成为需要柔性耐用材料和涂层的多种应用场景的理想选择。"

"其应用范围涵盖组织工程、药物递送、柔性电子设备到运动器材，但这是首次发表其作为抗菌涂层性能的研究。"

该团队利用改性节肢弹性蛋白开发出多种涂层形态，随后在实验室条件下测试其与大肠杆菌及人体皮肤细胞的相互作用。

研究表明，被称为凝聚层的纳米液滴形态改性蛋白在排斥细菌方面达到100%有效率，同时仍能与健康人体细胞良好整合——这是医疗植入物成功的关键要素。

皇家墨尔本理工大学第一作者Nisal Wanasingha博士指出，纳米液滴的高比表面积使其特别擅长与细菌相互作用并实现排斥。

"一旦接触，涂层通过静电力与带负电荷的细菌细胞膜相互作用，破坏其完整性，导致细胞内容物泄漏并最终死亡。"他解释道。

Wanasingha表示，基于弹性蛋白的涂层不仅100%有效阻止细菌附着表面，相比传统方法还具有多项优势。

"不同于可能导致耐药性的抗生素，弹性蛋白涂层造成的机械破坏可能阻止细菌建立耐药机制，"他强调。

"同时，弹性蛋白的天然来源和生物相容性降低了人体组织不良反应风险，且作为蛋白质基材料，比银纳米粒子替代品更环保。"

后续计划

共同作者Naba Dutta教授表示，仿节肢弹性蛋白对其环境刺激和变化具有高度响应性，使其具备多种功能的可调控潜力。

"这些早期成果作为改善医院及其他医疗场所感染控制的新方法前景广阔，但当前需进行更多测试以验证这些涂层对抗更广泛有害细菌的效果，"Dutta指出。

"未来工作包括在重组合成仿节肢弹性蛋白时引入抗菌肽片段，并整合其他抗菌剂以拓宽活性谱。"

他补充道，从实验室研究转向临床应用需确保配方的稳定性和可扩展性，开展广泛的安全性和有效性试验，同时开发可负担的生产方法以实现广泛分发。

本研究与ARC纳米生物光子学卓越中心及澳大利亚核科学技术组织（ANSTO）合作完成。

团队使用了ANSTO的澳大利亚中子散射中心设施，以及皇家墨尔本理工大学的微纳米研究设施、显微及微分析设施。

该工作由澳印战略研究基金、澳大利亚核科学技术工程研究生研究奖（PGRA）追加资助支持，并获得澳大利亚研究委员会支持。