青年论坛 | 北师大贾永光研究员,胆酸抗菌模拟肽与分子滑环智能敷料新进展


文理学院贾永光/朱晓夏团队致力于将胆汁酸从一种经典的生理代谢分子和基础合成砌块,转化为面向精准医学、再生医学与智能材料的前沿“功能母核”,开拓了“胆汁酸功能材料与转化医学”的交叉研究领域。
近期,团队在胆酸抗菌模拟肽以及胆酸分子滑环智能敷料领域取得了重要进展,相关研究成果为解决耐药菌防控及智能医用敷料等关键问题提供了创新思路与技术支撑,研究成果已在《Small》和《Advanced Science》发表。
团队针对当前生物医用材料领域的核心痛点,以人体代谢分子——胆汁酸为原料,分别构建了具有pH响应的胆酸基抗菌肽模拟物和新型胆酸分子滑环水凝胶智能敷料体系,通过精准分子设计与结构调控,实现了材料高效抗菌性、优异生物相容性与智能响应性在组织修复领域的协同提升。
成果一:
胆酸面两亲性与赖氨酸手性协同
实现耐药菌的根除

针对耐药菌的威胁日趋加剧的问题,科研人员已开发出多种抗菌肽模拟物,这类模拟物在杀菌方面展现出显著效果。然而,对该类模拟物的二级结构进行调控,同时阐明其构象与抗菌活性之间的关联,仍是亟待攻克的关键难题。
北京师范大学文理学院贾永光/朱晓夏团队与华南理工大学王琳团队合作,将面两亲性胆酸骨架与手性赖氨酸中心相结合,构建了一系列胆酸-赖氨酸聚合物(BALP-n),并将其作为抗菌肽模拟物进行研究。在聚合物主链中引入手性中心,可诱导并调控形成稳定的反平行β-折叠二级结构,且该结构能通过氢键与疏水作用得到进一步稳定。以BALP-1为例,其在pH 7.4的环境中反平行β-折叠含量达51.9%,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及耐药菌株均表现出快速的杀菌活性;在弱酸性环境中,其反平行β-折叠含量升至56.2%,抗菌性能也随之增强。这种由手性驱动的策略可实现pH响应性的“按需”激活,并提升膜选择性,与传统阳离子抗菌聚合物形成显著区别。
此外,BALP-1在高温条件下及蛋白酶K存在的环境中均表现出高稳定性;该类抗菌肽模拟物还具备优异的生物相容性、强效的体内抗菌活性,且能促进伤口愈合,为对抗耐药菌及生物被膜提供了一种极具应用前景的新策略。
相关成果"Integration of Bile Acid-Based Facial Amphiphilicity and Lysine Chirality for Eradicating Drug-Resistant Bacteria"近期发表于《Small》。北京师范大学珠海校区为第一完成单位。
文章链接:https://doi.org/10.1002/smll.202514941
图1. 抗菌肽模拟物BALP-n的合成,手性中心诱导下形成反平行β-折叠结构以及杀伤细菌的示意图

成果二:
基于胆酸聚轮烷构建皮肤适配性
滑环水凝胶及其智能伤口敷料应用
滑环水凝胶(SR-Gel)具有机械自适应网络结构,兼具优异的拉伸性与皮肤适配性,是智能敷料领域的理想应用选材。然而现有滑环水凝胶体系主要以聚乙二醇(PEG)与α-环糊精(α-CD)制备的聚轮烷为核心构建基元,这类聚轮烷的主-客体包合比通常难以精准调控。因此,开发高效的构建策略,实现多样化滑环水凝胶的可控制备并拓展其应用范围与实际效用,成为该领域亟待解决的关键问题。
团队利用β-环糊精(β-CD)与胆酸衍生客体聚合物之间的精准分子识别作用,设计合成了低主-客体包合比的可聚合假聚轮烷;并以该假聚轮烷为前驱体,与两性离子甲基丙烯酰氧乙基磺基甜菜碱、N-丙烯酰甘氨酰胺进行光聚合反应,成功构建出具有皮肤适配性的滑环水凝胶。凝胶中的滑动交联结构可有效提升分子链段的运动能力,赋予水凝胶高拉伸性、优异的抗疲劳性,以及适配伤口动态形变的能力。
此外,团队通过引入载左氧氟沙星的ZIF-8纳米颗粒(ZIF-8@Levo),制备得到导电复合水凝胶(SR-Gel/ZL),该凝胶不仅可实现细菌感染的高效治疗,还能同时对温度、血流及压力信号进行精准感知与区分。团队首次构建了基于胆酸/β-环糊精聚轮烷的滑环水凝胶体系,与传统PEG/α-环糊精体系相比,该体系可实现主-客体包合比的精准调控,且合成步骤更为简便,为高性能滑环材料的开发提供了通用的分子设计模型。
相关成果"Construction of Skin-Adaptable Slide-Ring Hydrogels Based on Bile Acids Derived Polyrotaxanes for Smart Wound Dressing"近期发表于《Advanced Science》。
论文链接: https://doi.org/10.1002/advs.202520750




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