在人体免疫系统中，机体可以通过巨噬细胞来识别、捕获、吞噬和杀灭入侵人体的病原菌，从而高效地实现抗细菌感染。巨噬细胞表面粗糙，带有微褶皱和突起结构，有助于细菌的捕获和杀灭病原菌。吞噬细菌后，溶酶体中的各种过氧化物酶可产生大量活性氧（ROS），从而迅速杀死被吞噬的细菌。受巨噬细胞杀菌过程的启发，四川大学高分子科学与工程学院程冲研究员（https://www.x-mol.com/groups/aldm-scu）、赵长生教授合作团队近日报道了一种基于人造巨噬细胞微米材料的全新抗耐药菌策略，该人造巨噬细胞微米材料一方面可高效原位捕获大量细菌，另一方面可原位产生活性氧实现高效杀菌。
在本研究中，研究人员通过结合高温高压生长、碳化固定、原位配位锚定等策略相结合成功将原子级Fe催化位点固定在 Art M 表面并实现模拟巨噬细胞溶酶体的产ROS仿酶催化活性。制备的Fe-Art M 不仅可以通过刺猬状形貌捕获大量细菌，而且能通过刺突表面的原子级Fe催化位点产生大量ROS，实现高效原位杀灭细菌。实验结果表明所有类型的 Art M 都可以通过其刺猬状形貌有效捕获细菌，而只有带有原子级Fe催化位点的Fe-Art M 展现出最好的杀菌效果（图1）。
图1. 新型人造巨噬细胞微米材料形貌及抗菌效果。
该新型人造巨噬细胞微米材料除具有优异的仿酶产ROS性能外，体外抗菌实验结果表明，在100 μM H2O2条件下，仅需8 μg/mL的Fe-Art M就可以达到100 %的杀菌率，同样条件下万古霉素也需要4-5 μg/mL。动物实验结果表明，在MRSA耐药菌伤口感染模型中，合成的Fe-Art M治疗效果可与万古霉素的疗效相媲美。因此我们认为该材料有望成为一种新型的低毒高效抗菌制剂，实现替代现有抗生素治疗策略有效杀灭MRSA并促进伤口快速愈合（图2）。
图2. 新型人造巨噬细胞微米材料用于创面抗感染治疗。
受巨噬细胞杀菌过程的启发，我们首次报道了一种基于人造巨噬细胞微米材料的全新抗耐药菌策略，该人造巨噬细胞微米材料一方面可高效原位捕获大量细菌，另一方面可原位产生活性氧实现高效杀菌。研究团队预期该医工结合研究成果将为设计新型非抗生素抗菌制剂提供新的治疗思路。目前该合作团队正在优化材料结构设计并进一步降低抗菌制剂用量，希望未来能将相关抗菌制剂推向临床应用。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-26456-9
