新型聚合物为人类战胜耐药性细菌带来希望

Daphane

來源:大纪元



美国德州农工大学开发一种拥有阳离子的ROMP聚合物，可以破坏具有抗药性的细菌大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。图为实验室里的抗药性金黄色葡萄球菌培养物。(K.Y. Cheng / SCMP / AFP)

【大纪元2024年01月23日讯】（大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导）耐药性病菌（又称抗药性病菌）目前已成为全球性的威胁之一。如何不让病菌对抗生素产生耐药性，是摆在医学界的一大难题。美国德州农工大学（Texas A&M University）领导的一个项目小组，研发出一种开环复分解聚合物（ROMP），可透过其阳离子，破坏病菌的细胞膜，但不会诱发病菌产生抗药机制，同时还能杀死耐药性病菌，为临床战胜耐药性病菌带来希望。

这项研究成果发表在2023年12月的《美国国家科学院院刊》上，同时被20多家媒体和社群网路转载报导。

带正电的阳离子聚合物被公认为是一种有前途的抗菌分子或抗菌剂。与针对细胞间的抗生素功能不同，他们能够破坏细菌的脂膜（细胞膜）。另外，阳离子聚合物可以透过结构调整，来改变其生物活性，用于医学治疗方面。

ROMP主要是由“N-甲基吡啶鎓稠合降冰片烯单体”合成的阳离子聚合物。实验证明，ROMP能够对具有抗药性的“革兰氏阴性大肠杆菌”（K12）和“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”（MRSA）产生抑制作用。

通过实验，研究人员发现，加在ROMP聚合物上的阳离子的位置不同，其整个聚合物对细菌的抑制效果也不同。为了让ROMP聚合物能够最大化的抑制细菌，研究人员多次修改了化合物的合成顺序和使用材料。

他们将合成好的将合成好的两种类型ROMP聚合物1-H+ 和 1-tBu+，分别放进含有K12和MRSA的试纸上，以测算其最低的抑菌浓度（MIC）。

结果显示，长度20个单位的1-H+在水中的浓度达到1,600μg/mL时，能够抑制两种细菌的活性。而长度20个单位的1-tBu+在二甲基亚砜（DMSO）溶液的浓度达到1,600μg/mL时能抑制K12；但对于MRSA，浓度只要达到400μg/mL就可做到。

实验人员还发现，单体1-H+和单体1-tBu+都不能抑制细菌活性。如果以长度10个单位的聚合物1-H+与长度10个单位的聚合物1-tBu+混合出来的ROMP聚合物，则需要更高浓度才能抑制细菌。

除此之外，研究人员也测试了聚合物对人类红血球（RBC）的毒性，他们将这些聚合物加入红血球中，结果显示，ROMP聚合物都会影响红血球，因为这种聚合物中的疏水基，容易增加红血球的裂解。

为了不让ROMP聚合物破坏红血球，研究人员将长度为10个单位的1-tBu+的对K12的MIC值降至25 µg/mL、对MRSA的MIC值降至50 µg/mL，它们就会优先选择细菌进行破坏，而不优先选择红血球。如此，这种聚合物就最具有抗菌潜力。

德州农工大学化学系助理教授、该项研究的领导者昆汀·米肖德尔（Quentin Michaudel）博士对该校的新闻室表示，“我们合成的新聚合物可以透过抗菌分子渗透进病菌里进行抗菌，而病菌的抗药性机制似乎不会发挥作用。”

他解释说：“过去的抗菌聚合物最常见的问题是，当聚合物把靶投向细胞膜时，靶会无差别的攻击病菌和人体细胞。因此，现在最关键的是如何做出能抑制病菌生长，又能区别病菌与人体细胞的抗菌聚合物。”

这正是他们努力的方向。“这个项目筹备了好几年。过程中与麻省理工等好几所大学及团体合作，其中包括将样品送到弗吉尼亚大学的莱特里（Letteri）实验室以确定聚合物的长度，还需要德州农工大学为我们提供红血球毒性方面的专业知识，才让这个实验得以成功。”

这项研究得到了美国国立卫生研究院（NIH），旗下的国家普通医学科学研究所资助。