抗菌素耐药性的发展限制了由不同病原菌菌株引起的各种传染病的治疗。如果不立即采取行动，我们可能会面临一个令人担忧的问题：世界上将缺乏有效的抗生素。因此，迫切需要开发具有抗菌和抑制生物膜活性的生物聚合物。
本文合成了以（吡啶-2,6-二基双（亚甲基））双（（2-氨基乙基）（甲基）磺铵）作为具有两个磺基和一个吡啶基团的连接分子，可以从两侧与HA的-COOH 基团交联。HA-SS-HA与这种含吡啶的磺胺连接剂交联，提供了抗菌活性，并将其与多孔结构铆接在一起，以捕获抗生素。抗生素包封的HA-SS-HA对抗生素敏感和抗生素耐药的细菌菌株表现出优异的抗菌活性。
图1.磺胺连接剂及交联水凝胶的合成。
HA和连接分子之间的酰胺偶联在反应条件下形成不可移动的交联凝胶。通过傅里叶红外（FTIR）、核磁共振氢谱（H NMR）和流体力学直径（DLS）证明了HA 与含磺胺连接分子的成功交联（图1）。
图2.水凝胶的物理和形态学表征。
水凝胶在一小时内达到最大的水吸附量，三小时后平衡表明其良好的溶胀特性。在角频率扫描测试实验中，水凝胶存储模量 （G′）始终高于损耗模量（G′′），表明其良好的稳定性。水凝胶能够重新愈合以及能稳固的粘在手指上表明其优异的粘合性和自愈性。通过场发射扫描电子显微镜（FESEM） 表明HA-SS-HA形成了超细纤维和多孔结构（图2）。
图3. 改性透明质酸的抗生素包封和释放功效。
通过监测万古霉素释放结果显示与PBS缓冲液相比，透明质酸酶和金黄色葡萄球菌细胞裂解物具有爆发释放曲线，这表明透明质酸酶和金黄色葡萄球菌细胞裂解物对HA聚合物的降解促进了万古霉素从复合物中快速释放。荧光显微图像的结果表明 HA-SS-HA能够降解坚固的生物膜（图3）。
图4.抗菌活性的机理研究。
HA-SS-HA凝胶处理的细菌中，PI的强度较高，CFDA-SE的强度较低，表明形成了膜受损的金黄色葡萄球菌细菌。FESEM下两种细菌形态的扭曲表明了HA-SS-HA凝胶具有破坏生物膜活性（图4）。
图5.耐药性研究和体内伤口愈合研究。
包封万古霉素的Van@HA-SS-HA处理的细菌在32天后显示出非常低或可以忽略不计的耐药性。在小鼠伤口愈合的实验中表明HA-SS-HA组的伤口面积明显变小（图5）。
图6.HA-SS-HA 水凝胶的应用。
通过区域抑制试验测试了HA-SS-HA对万古霉素敏感 （VSE）和万古霉素耐药（VRE）细菌菌株的抗菌效果。结果表明Van@HA-SS-HA有效抑制了细菌的生长（图6）。
本文合成了以磺胺基作为连接剂交联透明质酸（HA）的生物聚合物。HA-SS-HA凝胶的粘附性和自愈性使其适合局部使用。HA-SS-HA的膜破坏活性使万古霉素对抗生素耐药菌株VRE依然有效，且浓度低于其MIC值。磺胺分子的交联为HA提供了膜破坏性，而同样为含磺胺凝胶提供了更快的伤口愈合特性和生物相容性。抗菌剂的改进和发展为进一步开发具有生物相容性的抗生素佐剂和载体铺平了道路，以具有成本效益的方式抵消耐药性并促进抗生素管理。
近期，该研究成果以“Sulfonium-Cross-Linked Hyaluronic Acid-Based Self-Healing Hydrogel: Stimuli-Responsive Drug Carrier with Inherent Antibacterial Activity to Counteract Antibiotic-Resistant Bacteria”为题发表于学术期刊《Advanced Healthcare Materials》，论文第一作者为Anjali Patel，通讯作者为印度理工学院Debasis Manna。
撰稿人：杨白洪
审稿人：罗桂宇
论文全文链接
https://doi.org/10.1002/adhm.202302790
抗菌抗污材料前沿
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