刘润辉教授课题组：抗菌多肽聚合物骨水泥治疗慢性骨髓炎最新进展

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近日，我校材料科学与工程学院刘润辉教授课题组和上海市第一人民医院林浩东教授团队合作，制备了基于宿主防御肽模拟的抗菌多肽聚合物掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA骨水泥微球 (PMMA@polymer)，在兔慢性骨髓炎模型中表现出优异的体内治疗效果。该成果以“Peptide Polymer-Doped CementActing as an Effective Treatment of MRSA-infected Chronic Osteomyelitis”为题发表在《先进功能材料》(DOI: 10.1002/adfm.202107942)。
         慢性骨髓炎的治疗通常需要多次手术和长期抗生素干预，复发风险高，给患者带来巨大痛苦和经济负担。目前，载有抗生素的PMMA骨水泥已广泛用于临床治疗慢性骨髓炎。然而，非降解PMMA骨水泥中抗生素的释放通常缓慢且不完全，导致局灶性病变处抗生素浓度不足，治疗效果不佳。此外，抗生素耐药菌的迅速出现给慢性骨髓炎的治疗带来了巨大挑战。因此，迫切需要找到非抗生素疗法治疗耐药菌感染引起的慢性骨髓炎的有效策略。

         在这项研究中，多肽聚合物能从惰性PMMA中快速释放、快速起效、且基本完全释放，克服了抗生素骨水泥释放不充分的固有缺点。多肽聚合物作为宿主防御肽 (HDPs) 的模拟物，不仅具有高效抗菌活性，1小时内能杀死99.99%的细菌，还不易诱导细菌产生耐药性，连续使用多肽聚合物刺激超过200代的细菌未获得耐药性。值得注意的是，多肽聚合物还能有效地杀死耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA) 持留细菌，与最后一线抗生素万古霉素的低活性形成鲜明对比。另外含有外消旋D,L赖氨酸组成的多肽聚合物展示了良好的酶稳定性及热稳定性。
       在兔慢性骨髓炎动物模型中，抗菌骨水泥 (PMMA@polymer) 对比空白骨水泥 (PMMA) 实现了有效体内治疗，骨组织和骨髓组织的细菌密度定量分析均显示约2-log数量级的下降，反映炎症的白细胞计数 (WBC) 恢复到正常水平，组织学分析发现骨组织炎症细胞浸润明显减少，MRSA分布显著降低。与此同时，组织学分析同样显示抗菌骨水泥无明显的体内毒性。因此抗菌多肽聚合物掺杂的PMMA骨水泥在耐药菌引起的慢性骨髓炎的临床治疗中具有潜力。
       我校武月铭博士和上海市第一人民医院林耀发医生是该论文的共同第一作者，我校刘润辉教授和上海市第一人民医院林浩东教授是共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委等基金的资助。
       论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202107942


      


      文章来源：华东理工大学
      刘润辉，男，教授、博导。1979年1月出生，2001年6月和2004年3月先后在华东理工大学原化学与制药学院获得学士、硕士学位，2009年8月在美国普渡大学(Purdue University)化学系获得博士学位；2009年至2015年先后在美国加州理工学院和威斯康辛大学-麦迪逊进行博士后研究工作，2014年12月至今任华东理工大学材料科学与工程学院教授。主要研究方向为药用、医用高分子生物材料。在J. Am. Chem. Soc.上发表研究论文多篇。曾获得华东理工大学特聘教授、“东方学者”上海市高校特聘教授、中组部人才计划支持。