同济大学杜建忠教授和海军军医大学许硕贵教授设计一种新的仿多肽抗菌囊泡：化不利因素为有利因素，“一箭双雕”促进骨修复
骨再生、骨修复是一个长期过程，其中的慢性感染问题一直没有得到有效解决。另外，生长因子可以促进骨愈合，但是在体内易被降解。因此，同时解决抗菌问题和促进骨愈合问题在骨科手术中具有重要意义。
最近，同济大学杜建忠教授和海军军医大学许硕贵教授另辟蹊径，设计了一种新的具有优异抗菌性能的仿多肽囊泡，该囊泡在杀死细菌的同时会释放生长因子以促进骨愈合。这种“一箭双雕”的设计思路巧妙地将不利因素（细菌感染）转化成有利因素（刺激生长因子释放，促进骨修复），为减少骨科手术感染和促进骨修复提供了新思路，如图a所示。
研究人员首先设计了一类新的具有优异抗菌性能（对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌测得的最低抑菌浓度MIC值为8.0 µg/mL）、低细胞毒性的仿多肽交替聚合物（peptide-mimetic alternating copolymers, PMAC）。该聚合物在水中可以直接形成囊泡（图b），同时包载生长因子BMP2。之后，囊泡可攻击并杀死细菌。在此过程中，囊泡“光荣负伤”或者“光荣牺牲”，与细菌“同归于尽”的同时，释放出生长因子BMP2，发挥其第二个作用（促进骨再生）。值得一提的是，囊泡“牺牲”后形成的抗菌残片（“残余部队”）虽然不能继续发挥保护、递送生长因子的功能，但仍具有优异的抗菌性能。
图 a 仿多肽囊泡“一箭双雕”示意图：抗菌、刺激生长因子释放
图 b 仿多肽囊泡透射电镜照片及囊泡膜厚测量的数学模型和实验测量结果
研究人员通过透射电镜观察研究了仿多肽聚合物囊泡的抗菌机理。结果表明，它们与细菌细接触后，可插入到细胞膜中形成孔洞，导致细菌内容物流出，进而使细菌死亡，如图c。
图 c仿多肽聚合物及其囊泡的抗菌机理
研究人员以新西兰白兔桡骨大段骨缺损模型研究了仿多肽囊泡的体内抗菌和骨修复效果，结果表明实验组形成的骨痂质地相对较硬，填充效果更好，骨矿物质密度和再生骨体积更高，证明了仿多肽囊泡的优异的骨修复功能，如图d。
图 d 不同复合支架材料植入兔桡骨骨缺损后4周的micro-CT重建图：
A)、D）为vesicle+BMP2组；B)、E）为BMP2组；C)、F)为空白对照组；(G)为植入后4周，6周的骨矿物质密度（BMD）结果；(H)为植入后4周，6周的骨体积（BV）结果。
论文题目为：Highly Effective Antibacterial Vesicles Based on Peptide-Mimetic Alternating Copolymers for Bone Repair。
相关工作发表在Biomacromolecules上，文章的第一作者是同济大学材料科学与工程学院周春才博士、袁跃硕士、第二军医大学（现海军军医大学）长海医院急诊科周潘宇博士，通讯作者为杜建忠教授和长海医院许硕贵教授。该工作得到了国家自然科学基金委等支持。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.biomac.7b01209
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