题目：同步灭菌和免疫反应终止用于保护角膜透明性以治疗铜绿假单胞菌引起的细菌性角膜炎

期刊：Advanced Materials

影响因子：27.4

原文链接： https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202419209

汇报人：邱亮-2023级硕士

在感染性角膜炎的治疗中，通常优先考虑增强杀菌效果的治疗策略。然而，革兰氏阴性菌释放的内毒素会引起炎症反应，导致角膜结构损伤和疤痕形成。鉴于多粘菌素 B （PMB） 可以结合和中和脂多糖 （LPS），该研究采用与 PMB 接枝的大孔介孔二氧化硅纳米颗粒 （lMSNs） 作为阳离子抗菌碳量子点 （CQDs） 的载体来制备 CQD@lMSN-PMB，可实现同步灭菌和内毒素中和。在酸性感染微环境中，CQDs 的加速释放在 2 h 内消除了 99.88% 的细菌，有效替代了免疫介导的杀菌。值得注意的是，CQD@lMSN-PMB 由于其高比表面积而表现出优异的 LPS 中和性能 （2.22 μg LPS/mg CQD@lMSN-PMB）。在感染性角膜炎模型中，炎症在 CQD@lMSN-PMB 干预的第一天显著消退，并在第 3 天完全消退。到第 2 天，CQD@lMSN-PMB 组的白细胞介素-1β 、白细胞介素-6 和肿瘤坏死因子-α 与纯 CQDs 灭菌组相比分别降低了 86.99%、91.15% 和 77.56%。最终，角膜的完整性和透明度得到保留，纤维化相关因子的表达受到抑制，包括基质金属蛋白酶 9、转化生长因子-β和α-平滑肌肌动蛋白。因此，这种同步灭菌和内毒素中和策略优于仅专注于灭菌或内毒素中和的单一疗法策略。

CQD@lMSN-PMB通过释放亚精胺CQDs实现高效杀菌，并利用共价接枝在lMSNs孔道中的PMB通过静电和疏水作用中和内毒素，从而有效抑制了LPS刺激产生的炎症反应。在铜绿假单胞菌感染的角膜炎模型中，CQD@lMSN-PMB治疗组的促炎细胞因子（如IL-1β、IL-6和TNF-α）水平在干预开始后出现下降趋势，未出现炎症高峰，角膜预后良好，无明显瘢痕形成。CQD@lMSN-PMB通过高效杀菌和内毒素中和，成功阻断炎症反应的进展，从而有效保护角膜的结构完整性和透明性。

1.CQD@lMSN-PMB的制备和体外内毒素中和性能

图中介绍了CQD@lMSN-PMB的制备和筛选。研究合成了三种不同孔径的MSN-PMB，小孔sMSN-PMB、中孔mMSN-PMB和大孔lMSN-PMB的孔径分别为2.51、7.48和11.66 nm。体外LPS吸附实验表明，lMSN-PMB具备最佳的LPS吸附性能，用其进一步负载抗菌CQDs。CQDs在酸性感染微环境中可以快速释放。得益于MSNs的大比表面积，CQD@lMSN-PMB具有高效的LPS吸附能力，约为2.22 μg LPS/mg CQD@lMSN-PMB。

2.CQD@lMSN-PMB对铜绿假单胞菌的体外杀菌性能

图中展示了CQD@lMSN-PMB的杀菌性能和抗菌机制。抗菌实验证明CQD@lMSN-PMB具有高效的杀菌能力，2 h和4 h可以分别杀灭99.88和99.99%的铜绿假单胞菌。CQD@lMSN-PMB通过破坏细菌菌膜影响细菌膜的通透性，从而实现高效杀菌。

3.CQD@IMSN-PMB在铜绿假单胞菌性角膜炎中的治疗效果

图中展示了CQD@lMSN-PMB通过LPS中和抑制氧化应激和炎症反应的效果。实验结果表明，CQD@lMSN-PMB减少了ROS和NO的生成，阻断了TLR4信号通路，降低了促炎细胞因子（IL-1β、IL-6和TNF-α）的表达，明显抑制了巨噬细胞的氧化应激和炎症反应，通过LPS中和从源头阻断了炎症反应的激活。

4.CQD@lMSN-PMB的细胞内机制和抗炎信号通路

图中分析了CQD@lMSN-PMB影响的基因表达和信号通路。结果表明，CQD@lMSN-PMB下调的基因与LPS刺激高表达的基因密切相关，提示CQD@lMSN-PMB主要通过中和LPS来抑制巨噬细胞内的炎症。CQD@lMSN-PMB主要通过抑制NF-κB信号通路的激活，从而终止后续的炎症级联反应。

5.CQD@IMSN-PMB在铜绿假单胞菌性角膜炎中的治疗效果

图中展示了CQD@IMSN-PMB在铜绿假单胞菌性角膜炎中的治疗效果。结果表明，CQD@lMSN-PMB组的大鼠角膜炎症反应得到迅速控制，角膜水肿明显减轻，眼表细菌被快速清除，角膜透明度得到有效恢复。

6.CQD@lMSN-PMB在铜绿假单胞菌性角膜炎中的抗炎作用

图中展示了CQD@lMSN-PMB在铜绿假单胞菌性角膜炎中的抗炎作用。结果表明，在干预初期CQD@lMSN-PMB就可以遏制促炎细胞因子（IL-1β、IL-6和TNF-α）的升高趋势，避免炎症因子高峰形成，明显降低角膜炎症水平。

7.CQD@lMSN-PMB在铜绿假单胞菌性角膜炎中的角膜愈合评估

图中展示了CQD@lMSN-PMB在铜绿假单胞菌性角膜炎中的促进角膜愈合的作用。结果表明，CQD@lMSN-PMB治疗组的角膜预后良好，结构完整、层次清晰，纤维化相关因子表达降低，基本没有角膜瘢痕形成。

本研究开发了一种兼具高效杀菌与内毒素中和功能的多孔纳米材料CQD@lMSN-PMB。该材料通过释放亚精胺CQDs实现高效杀菌，并利用共价接枝在lMSNs孔道中的PMB中和内毒素。这种设计不仅解决了PMB的毒性问题，还借助lMSNs的大比表面积显著增强了内毒素中和能力，从而有效抑制了LPS刺激产生的炎症反应。在铜绿假单胞菌感染的角膜炎模型中，CQD@lMSN-PMB治疗组的促炎细胞因子（如IL-1β、IL-6和TNF-α）水平在干预开始后出现下降趋势，未出现炎症因子高峰，角膜预后良好，无明显瘢痕形成。这表明CQD@lMSN-PMB通过高效杀菌和内毒素中和，成功阻断了炎症反应的进展，从而有效保护了角膜的结构完整性和透明性。因此，这种杀菌协同内毒素中和的治疗策略明显优于单一的杀菌或内毒素中和模式，为革兰氏阴性菌引起的角膜炎及其他感染和炎症性疾病的治疗提供了新的有效参考。