近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)藥與技術(shù)研究所人體組織與器官退行性研究中心副研究員王國成團(tuán)隊(duì)與海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院教授許碩貴團(tuán)隊(duì)合作，在納米載藥系統(tǒng)治療骨髓炎研究中取得進(jìn)展。

慢性骨髓炎是指由細(xì)菌引起的、并伴有骨質(zhì)破壞的慢性炎癥過程，常繼發(fā)于急性骨髓炎，多由開放性創(chuàng)傷、多次骨折手術(shù)或細(xì)菌血源性播散引起，臨床表現(xiàn)為患肢局部破潰流膿、組織水腫、死骨形成及寒戰(zhàn)、高熱、甚至感染性休克等全身癥狀，是臨床骨科醫(yī)生面臨的難題。目前，臨床治療慢性骨髓炎的方法是通過手術(shù)徹底清除病灶（死骨和炎癥組織），并結(jié)合長達(dá)4至6周全身抗生素治療。但是長期全身大劑量使用抗生素具有較多副作用，可引發(fā)并發(fā)癥（如耳毒癥、肝腎毒性、腸胃相關(guān)并發(fā)癥、影響骨骼發(fā)育等），且很難達(dá)到并維持骨髓炎感染部位所需的有效血藥濃度。

通過藥物載體實(shí)現(xiàn)抗生素局部遞送，可避免全身抗生素治療帶來的副作用，且可實(shí)現(xiàn)抗生素在感染部位的持續(xù)高濃度釋放。然而，局部高濃度的抗生素雖然能夠有效控制感染，但是會(huì)對周圍組織產(chǎn)生明顯毒副作用，甚至干擾新骨形成。因此，理想的抗生素載體應(yīng)具有雙重功能，即能可控/持續(xù)釋放抗生素來消除感染，同時(shí)具有高骨誘導(dǎo)活性以促進(jìn)骨再生。目前，新抗生素載體的研發(fā)主要集中于優(yōu)化其載藥量和釋放特性，在很大程度上忽視“如何抵消高濃度抗生素對骨再生的負(fù)面影響”問題。

生物活性離子對骨再生的促進(jìn)作用已被證實(shí)，其中，硅離子在血管再生和骨再生方面的作用尤為明顯。在前期工作中，王國成研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出多種含Si的骨修復(fù)材料，均具有較好的生物活性（Biomaterials，2020，232，119645；ACS Appl. Mater. Interfaces，2015，7，23412；Biomaterials，2013，34，13，3184；Colloids and Surf. B，2019，176，420）。基于此，團(tuán)隊(duì)提出假設(shè)：生物活性Si離子可能有利于抵抗抗生素的負(fù)面作用。

為驗(yàn)證該假說，研究人員采用原位包裹法，將一定厚度的介孔生物活性玻璃（MBG）包裹到納米羥基磷灰石（HAp）載體表面，通過負(fù)載抗生素（萬古霉素），構(gòu)建含Si的納米藥物遞送系統(tǒng)。研究認(rèn)為，相比于單純的納米HAp，MBG的引入可提高藥物裝載量并優(yōu)化其緩釋功能；體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，相比于HAp載藥組，MBG包裹納米載藥系統(tǒng)能夠更好地促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和成骨分化；慢性骨髓炎動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與單純的HAp載藥組相比，MBG包裹的載藥系統(tǒng)可抑制感染，由于引入Si離子，因而能夠減少萬古霉素對細(xì)胞的副作用，從而提高感染部位的骨再生能力。研究人員通過在含有萬古霉素的培養(yǎng)基中加入Si離子，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)Si離子可緩解萬古霉素對成骨細(xì)胞造成的負(fù)面作用。目前，研究團(tuán)隊(duì)針對相關(guān)的分子機(jī)制展開研究。

相關(guān)研究成果以Silicon incorporation into hydroxyapatite nanocarrier counteracts the side effects of vancomycin for efficient chronic osteomyelitis treatment為題，發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。深圳先進(jìn)院助理研究員徐正江、海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院博士夏琰和周潘宇為論文的并列第一作者。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃、深圳市科技研究基金和上海市青年科技英才揚(yáng)帆計(jì)劃等的資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894720329491

介孔生物活性玻璃包裹納米羥基磷灰石負(fù)載萬古霉素治療慢性骨髓炎的示意圖