米兰体育

网易米兰体育 > > 正文

《CEJ》微流控构建水凝胶微球用于耐药菌感染精准治疗

0
分享至

01 导读

耐药菌感染和慢性创面治疗的难点,并不只是“杀菌剂够不够强”。真正棘手的是,药物要在复杂感染微环境中被准确激活,同时避免过早扩散和非特异损伤。这篇 Chemical Engineering Journal 论文用微流控方法把酶/前药体系重构成一个空间受限、信号门控、可反馈放大的水凝胶微反应器。

作者设计的 HiUP 由三层逻辑组成:IAA 前药先装入酸稳定 UiO-66 MOF,再用 ATP 响应 DNA 适配体封门,随后与 HRP 共同封装进聚丙烯酰胺微球。当细菌分泌或泄漏 ATP 时,DNA 门打开,IAA 被释放并在 HRP 催化下生成 ROS;ROS 损伤细菌膜后释放更多 ATP,从而继续放大反应。



图1 HiUP 的总体设计:微流控制备、ATP 逻辑门控与自放大反馈被整合到同一抗菌微反应器中。02 研究亮点

  • 微流控解决了酶/前药治疗的空间错配问题:HRP 与 IAA 被限制在同一微球内,却又通过 MOF/DNA 门控避免过早反应。

  • ATP 被用作感染相关逻辑输入:系统不是持续释放药物,而是在细菌信号出现时启动。

  • 杀菌过程具有正反馈特征:ROS 诱导膜损伤,胞内 ATP 泄漏反过来增强 IAA 释放和 ROS 生成。

  • 体内实验显示治疗闭环有效:在 MRSA 感染创面中,HiUP 与更快创面闭合、组织再生和胶原沉积相关。

03 核心内容

第一,材料设计的重点不是简单共混,而是把反应物组织成层级结构。UiO-66 提供酸性微环境下的稳定载体,ATP 响应 DNA 提供分子门,水凝胶微球则提供第二层物理限域。这样的结构让 IAA 和 HRP 在空间上足够接近,又在没有触发信号时保持低泄漏。

第二,HiUP 的杀菌不是单次释放,而是感染信号驱动的动态反馈。MRSA 相关 ATP 触发 IAA 释放,HRP/IAA 反应产生 ROS,ROS 破坏细菌膜后造成更多 ATP 外泄。材料因此把细菌受损本身转化为下一轮激活信号。

第三,微流控提供了治疗材料的“结构精度”。液滴法制备的微球尺寸均一,能保持 HRP 活性和 MOF 晶体结构,同时减少 IAA 与 HRP 的非特异泄漏。对于酶/前药体系,这种空间组织能力比单纯提高药物剂量更关键。


图2 IAA 负载 UiO-66 与 DNA 门控结构的构建和表征,为后续 ATP 响应释放奠定基础。



图3 液滴微流控用于制备尺寸均一的 HiUP 水凝胶微球,并将 HRP 与 IAA 限域在相邻反应域内。



图4 ATP 触发 ROS 生成与 MRSA 杀灭,体现系统对感染微环境信号的选择性响应。



图5 细菌膜损伤导致胞内 ATP 泄漏,进一步放大 HiUP 的激活过程。04 对研究人员的启发

这项工作提示,抗菌材料可以从“药物释放载体”升级为“局部生化反应器”。微流控在这里不只是制备均一颗粒,而是把反应半径、触发阈值和反馈路径一起工程化。

后续值得关注的问题包括 ATP 触发阈值在不同感染模型中的稳定性、ROS 对宿主组织的安全窗口、以及 MOF/DNA 门控在真实创面蛋白酶环境中的长期可靠性。如果这些问题被系统解决,类似架构可拓展到更多细菌信号、炎症信号或代谢信号驱动的精准治疗材料。

05 总结

一句话来看,HiUP 的新意在于把细菌感染从“治疗对象”变成了“激活材料的输入信号”。它让微流控、MOF、DNA 门控和酶/前药反应形成一个闭环,为耐药菌治疗提供了比传统抗菌剂更精细的材料设计范式。



图6 MRSA 感染创面模型中,HiUP 促进细菌清除、组织再生与胶原沉积。

原文:Microfluidic engineering of logic-gated, self-amplifying hydrogel reactors for precision eradication of multidrug-resistant bacteria | Chemical Engineering Journal 541 (2026) 177813

DOI: 10.1016/j.cej.2026.177813

通讯作者:Hongwen Wu,Hongliang Tan

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
马斯克态度突变,撕下美国遮羞布:离开中国,谁也别想造电动车!

马斯克态度突变,撕下美国遮羞布:离开中国,谁也别想造电动车!

霁寒飘雪
2026-10-13 09:38:23
“10万元轿车”销量之王:悄无声息拿了第一,月销达17160台

“10万元轿车”销量之王:悄无声息拿了第一,月销达17160台

柳先说
2026-11-11 17:52:28
当你接触的家庭越多,就会发现:越是不做饭、不操心、爱当“甩手掌柜”的人,反而越有家庭松弛感——这不是懒,而是段位

当你接触的家庭越多,就会发现:越是不做饭、不操心、爱当“甩手掌柜”的人,反而越有家庭松弛感——这不是懒,而是段位

背包旅行
2026-07-12 14:32:50
零百4.3秒、续航850km,比亚迪这台中大型SUV预售价才22.5万起?

零百4.3秒、续航850km,比亚迪这台中大型SUV预售价才22.5万起?

科技圈锐观察
2026-11-13 15:14:11
全球央行三季度加速购金,买金速度创2024年底以来最快

全球央行三季度加速购金,买金速度创2024年底以来最快

中国基金报
2026-11-03 17:49:00
她留给世界最后遗言:别解剖我、别展览我!可她死后并未如愿

她留给世界最后遗言:别解剖我、别展览我!可她死后并未如愿

小豫讲故事
2026-11-11 06:00:15
巴特勒想去发展联盟找状态,还开玩笑要和勇士总经理打一架

巴特勒想去发展联盟找状态,还开玩笑要和勇士总经理打一架

晚风知我意21
2026-11-14 00:35:45
为寻求变态刺激,男子多次迷晕妻子供陌生男子强奸,自己在场拍照!法院:构成轮奸,判11年

为寻求变态刺激,男子多次迷晕妻子供陌生男子强奸,自己在场拍照!法院:构成轮奸,判11年

一丝不苟的法律人
2026-10-15 09:31:24
普京,“专门开了个会”

普京,“专门开了个会”

中国米兰体育-米兰(中国)官网周刊
2026-11-13 22:50:02
快递“被签收”时代结束?拼多多新规11月13日生效:不上门,罚!

快递“被签收”时代结束?拼多多新规11月13日生效:不上门,罚!

青史卷中人
2026-11-13 18:22:12
太前卫!学生情侣约定开房,房费一人承担一次,半年男方多次清算订房记录,不愿多出一分,女生哭诉

太前卫!学生情侣约定开房,房费一人承担一次,半年男方多次清算订房记录,不愿多出一分,女生哭诉

蝴蝶花雨话教育
2026-10-29 00:05:14
樊振东表态,国家需要必挺身而出,奥运男单第三张门票,为何定不下来

樊振东表态,国家需要必挺身而出,奥运男单第三张门票,为何定不下来

乒乓网国球汇
2026-11-13 03:12:09
国家发改委:继续支持普通高中教学楼、宿舍、食堂、操场等设施建设,增加学位供给能力,因为学位不足而上不了普高的焦虑有望进一步缓解

国家发改委:继续支持普通高中教学楼、宿舍、食堂、操场等设施建设,增加学位供给能力,因为学位不足而上不了普高的焦虑有望进一步缓解

极目米兰体育-米兰(中国)官网
2026-11-10 10:40:32
张本美和:我要和哥哥包揽奥运会单打金牌!他真的很伟大,特别帅气

张本美和:我要和哥哥包揽奥运会单打金牌!他真的很伟大,特别帅气

念洲
2026-11-13 08:31:44
生育大局已定:不出意外的话,2026年中国新生人口将迎来3大变化

生育大局已定:不出意外的话,2026年中国新生人口将迎来3大变化

听风行天涯
2026-11-07 06:52:28
63岁黄仁勋还能这么“折腾”,都是身体给的底气!他说:我每天都坚持健身

63岁黄仁勋还能这么“折腾”,都是身体给的底气!他说:我每天都坚持健身

小方说跑步
2026-11-13 14:28:28
追凶27年!甘肃白银一起命案积案成功告破,4名犯罪嫌疑人全部归案

追凶27年!甘肃白银一起命案积案成功告破,4名犯罪嫌疑人全部归案

环球网资讯
2026-11-13 14:55:44
赛前成都蓉城球迷居然在庆祝胜利?气不过!王大雷:他们觉得已经拿到冠军了

赛前成都蓉城球迷居然在庆祝胜利?气不过!王大雷:他们觉得已经拿到冠军了

足球大腕
2026-11-13 12:24:39
人民锐评:买来的“副主任”帽子,戴谁头上都是耻辱

人民锐评:买来的“副主任”帽子,戴谁头上都是耻辱

澎湃米兰体育-米兰(中国)官网
2026-11-13 10:46:03
刘欢墓地曝光!花海环绕,墓碑镌刻8个字,1对小白兔摆件令人破防

刘欢墓地曝光!花海环绕,墓碑镌刻8个字,1对小白兔摆件令人破防

胡一舸南游y
2026-11-13 20:20:04
2026-11-14 01:47:00
高分子材料科学 incentive-icons
高分子材料科学
学习《高分子材料科学》进展
2872文章数 6504关注度
往期回顾 全部

黄仁勋辞职,马斯克们抱不平!

胖东来在售洗发水被指“假洋牌” 于东来回应

胖东来在售洗发水被指“假洋牌” 于东来回应

坎宁安52分:肯吃苦的人就有吃不完的苦

陈晓楠对话厉娜和许飞引全网热议

黄仁勋和英伟达的6大难题还在后头

原厂宽体 2027款领克03家族上市限时10.38万起

态度原创

成本推动价格修复 大尺寸面板12月有望小幅涨价

乌兰察布:以前种土豆,现在种Token

算不懂双十一,是数学不好,还是你太单纯?

普京拒绝外国军队驻扎乌克兰

无障碍浏览 进入关怀版