昆虫蛋白阻断细菌感染

由澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT）研究人员领导的这项合作研究，是首个报道使用由类节肢弹性蛋白仿生蛋白制成的抗菌涂层完全阻止细菌附着于表面的实例。

研究主要作者Namita Roy Choudhury教授表示，这一发现是实现其创造智能表面目标的关键一步，该目标旨在阻止危险细菌（尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等抗生素耐药菌）在医疗植入物上生长。

她表示："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，而且可能长期有效。"

尽管有灭菌和感染控制措施，手术后植入物上仍常发现细菌。这可能导致需要抗生素治疗的感染，但随着抗生素耐药性日益普遍，需要新的预防措施。

Choudhury说："抗生素耐药性促使人们对自灭菌材料和简便制备抗菌表面领域产生更大兴趣。"

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

Choudhury表示，潜在应用可包括外科工具、医疗植入物、导管和伤口敷料的喷雾涂层。

弹性蛋白救援

弹性蛋白（Resilin）是一种存在于昆虫体内的蛋白质，以其卓越的弹性而闻名——它使跳蚤能在微秒内跳跃超过自身高度百倍的距离——但它还具有极强的回弹性和生物相容性。

Choudhury说："这些卓越的性能和无毒特性，使得弹性蛋白及其仿生蛋白成为许多需要柔韧耐用材料及涂层的应用的理想选择。"

"这些应用范围涵盖组织工程、药物输送、柔性电子产品和运动器材，但这是首次发表其作为抗菌涂层性能的研究成果。"

该团队利用改造的弹性蛋白形式创建了多种涂层，随后在实验室条件下测试了它们与大肠杆菌和人体皮肤细胞的相互作用。

研究表明，被称为凝聚层（coacervates）的纳米液滴形式的改造蛋白，在排斥细菌方面100%有效，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因素。

研究主要作者、来自皇家墨尔本理工大学的Nisal Wanasingha博士表示，纳米液滴的高表面积使其特别擅长与细菌相互作用并排斥细菌。

他说："一旦接触，涂层会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导致细胞死亡。"

Wanasingha指出，基于弹性蛋白的涂层不仅在阻止细菌附着表面方面表现出100%的有效性，相比传统方法还具有多项优势。

他说："与可能导致耐药性的抗生素不同，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。"

"同时，弹性蛋白的天然来源和生物相容性降低了人体组织出现不良反应的风险；并且作为蛋白质基材料，比基于银纳米粒子的替代品更环保。"

后续步骤

研究合著者Naba Dutta教授表示，类弹性蛋白对其环境中的刺激和变化高度敏感，因此可能针对多种功能进行调控。

Dutta说："这些早期成果作为一种帮助改善医院及其他医疗环境感染控制的新方法非常有前景，但现在需要进行更多测试，以验证这些涂层对抗更广泛有害细菌的效果。"

"未来的工作包括在类弹性蛋白重组合成过程中附着抗菌肽片段，并加入额外的抗菌剂以拓宽活性谱。"

他补充道，要实现从实验室研究向临床应用的转化，需要确保配方的稳定性和可扩展性，进行广泛的安全性和有效性试验，同时开发负担得起的大规模生产方法。

该研究与ARC纳米级生物光子学卓越中心和澳大利亚核科学技术组织（ANSTO）合作进行。

团队使用了ANSTO的澳大利亚中子散射设施，以及皇家墨尔本理工大学的微纳研究设施、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最高补助金（AINSE PGRA Top-up）资助，并得到澳大利亚研究委员会（ARC）支持。