超声激活纳米粒子在实验室测试中清除生物膜感染

牛津大学的研究人员开发了一种新的药物输送系统，该系统使用超声波激活的纳米粒子来突破和破坏细菌生物膜。这提供了一种有前景的解决方案，可以解决影响全球数亿人的慢性抗生素耐药性感染的全球危机。这项工作发表在《美国国家物理杂志抗菌药物与耐药性》上

在高达80%的慢性感染中，细菌会形成生物膜——一种由细菌分泌的粘稠物质，在细菌周围形成保护性基质。生物膜是导致抗菌药物耐药性的主要因素，因为它们保护细菌免受人类免疫细胞和抗菌药物的侵害，使其对治疗的耐药性增加了1000倍。生物膜很难在不机械破碎的情况下去除，这在体内并不容易做到

为了解决这个问题，牛津大学工程科学系和纳菲尔德骨科、风湿病和肌肉骨骼科学系（NDORMS）的一个团队设计了负载抗生素的纳米颗粒

当被超声波激活时，这些物质会迅速蒸发，从而在物理上破坏生物膜并直接在感染部位释放药物。超声波可以精确地聚焦在身体深处，这是非侵入性靶向感染的关键优势

牛津大学生物材料教授、该项目的首席研究员Eleanor Stride教授说：“迫切需要创新的解决方案来扩大拯救生命的抗生素的作用。”“我们的发现非常有希望，因为面对全球抗菌素耐药性的蔓延，与生物膜产生相关的慢性感染的治疗仍然是一个挑战。我们在这项研究中使用的方法是考虑到临床使用而设计的，我们期待着进一步开发该系统以应用于医疗保健环境。“

这些纳米颗粒针对10种临床细菌菌株进行了测试，包括大肠杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），提供了四种不同的抗生素。对于没有形成生物膜的细菌，与常规治疗相比，纳米颗粒和超声波的组合将防止其生长所需的抗生素浓度降低了10倍以上

在生物膜感染中，这种组合甚至更有效，将所需的抗生素浓度降低了40倍以上，并在临床可行的剂量下消除了100%的细菌。重要的是，该系统对持久性细胞非常有效，持久性细胞是一种休眠细菌，通常能够在治疗中存活下来，因此是感染复发的原因。

杀死这些细胞可能需要非常高剂量的抗生素，这对患者来说可能是危险的或不可能的。与游离抗生素相比，纳米颗粒将消除持久细胞所需的药物浓度降低了25倍

生物膜存在于许多难以治疗的感染中，如慢性伤口、尿路感染、囊性纤维化相关的肺部感染，甚至痤疮。该团队目前正在努力开发纳米粒子制造方法，以便尽快进行临床测试 More information: Victor Choi et al, Repurposing antimicrobials with ultrasound-triggered nanoscale systems for targeted biofilm drug delivery, npj Antimicrobials and Resistance (2025). DOI: 10.1038/s44259-025-00086-3