近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(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隊與海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院教授許碩貴團隊合作，在納米載藥系統(tǒng)治療骨髓炎研究中取得進展。

慢性骨髓炎是指由細菌引起的、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，同時具有高骨誘導(dǎo)活性以促進骨再生。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面影響”問題。

生物活性離子對骨再生的促進作用已被證實，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，王國成研究團隊開發(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）?；诖?，團隊提出假設(shè)：生物活性Si離子可能有利于抵抗抗生素的負面作用。

為驗證該假說，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；體外細胞實驗結(jié)果證明，相比于HAp載藥組，MBG包裹納米載藥系統(tǒng)能夠更好地促進成骨細胞增殖和成骨分化；慢性骨髓炎動物模型實驗結(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，進行細胞培養(yǎng)實驗，進一步證實Si離子可緩解萬古霉素對成骨細胞造成的負面作用。目前，研究團隊針對相關(guān)的分子機制展開研究。

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研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省科學(xué)技術(shù)計劃、深圳市科技研究基金和上海市青年科技英才揚帆計劃等的資助。

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載萬古霉素治療慢性骨髓炎的示意圖