Antibiotics | 引人注目的新型抗菌聚合物

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该研究成功合成了一系列基于DABCO的阳离子均聚物和共聚物，并评估其对抗革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌的抗菌活性。其中，D-subs 15kDa均聚物表现出最强的抗菌活性，而PyH-subs 7kDa_Dsubs 3kDa共聚物在抗菌活性和细胞毒性之间实现了最佳平衡。这些聚合物具有低溶血活性和良好的生理稳定性，为开发新一代安全有效的抗生素提供了可行路径。

 

文献概述
本文《New Generation Antibiotics Derived from DABCO-Based Cationic Polymers》，发表于《Antibiotics》杂志，回顾并总结了基于DABCO的阳离子聚合物的合成、抗菌活性评估及其作用机制分析。研究重点在于开发模拟宿主防御肽的结构与功能的新型抗菌剂，以应对抗生素耐药性的全球健康威胁。

背景知识
抗生素耐药性已成为全球医疗系统中日益严重的问题，尤其是在医院相关感染中。传统的抗生素作用机制依赖于对特定生物分子的干扰，而细菌极易通过基因突变或水平基因转移来适应并产生耐药性。宿主防御阳离子肽（HDPs）通过破坏微生物膜实现杀菌，其非特异性作用机制显著降低了耐药性的发展风险。然而，HDPs的高生产成本、易受蛋白酶降解及潜在的细胞毒性限制了其临床转化。因此，模拟HDP结构和功能的合成阳离子聚合物成为研究重点。此类聚合物具有明确的分子量、良好的稳定性以及可调的亲水/疏水平衡，可通过环氧化开环聚合（ROMP）等可控聚合技术进行合成。本研究进一步优化了均聚物和共聚物的结构，以提升其抗菌活性和选择性，同时减少对宿主细胞的毒性，为开发新一代抗生素提供了理论与实验基础。

 

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研究方法与实验
通过ROMP技术合成DABCO基阳离子均聚物（D-subs 1kDa、5kDa、15kDa）和DABCO-吡啶鎓共聚物（PyH-subs 5kDa_Dsubs 5kDa、PyH-subs 7kDa_Dsubs 3kDa、PyH-subs 3kDa_Dsubs 7kDa），并使用1H NMR和FTIR进行结构表征。使用MTT和溶血实验评估聚合物的细胞毒性及血细胞裂解潜力。通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显icroscopy（TEM）观察聚合物处理后金黄色葡萄球菌的形态变化，以探究其作用机制。此外，研究还评估了聚合物在生理条件下的稳定性。

关键结论与观点

• D-subs 15kDa均聚物表现出最强的抗菌活性，对金黄色葡萄球菌的MIC值为8 µg/mL，且对所有测试菌株均表现出较低的溶血活性（HC50 ≥ 1024 µg/mL）。
• PyH-subs 7kDa_Dsubs 3kDa共聚物在抗菌活性和细胞毒性之间实现了最佳平衡，对所有测试菌株均表现出强效抗菌活性。
• SEM和TEM图像显示，聚合物处理导致金黄色葡萄球菌膜破裂、空泡化和内容物泄漏，支持其通过膜破坏机制杀灭细菌。
• 稳定性研究证实，D-subs 1kDa在生理盐水和PBS缓冲液中至少28天内保持结构完整，且其抗菌活性未受影响。
• 通过活性炭和透析膜处理有效去除聚合物中残留的Ru催化剂，其中活性炭处理效率更高，尤其在高分子量聚合物中。

研究意义与展望
本研究展示了一类新型、结构可控的抗菌聚合物平台，具有高效抗菌活性、良好的生物相容性和稳定性，为未来开发非传统抗生素提供了理论支持和实验依据。下一步研究将聚焦于这些聚合物在动物模型中的体内抗菌效果和药代动力学评估，以推动其作为候选抗生素的临床转化。

 

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结语
本研究成功合成并评估了一系列基于DABCO的阳离子均聚物和共聚物，作为模拟宿主防御肽的新型抗菌剂。D-subs 15kDa和PyH-subs 7kDa_Dsubs 3kDa共聚物在抗菌活性、选择性及稳定性方面表现突出，且具有极低的溶血活性。通过SEM和TEM观察，研究团队证实这些聚合物通过膜破坏机制实现杀菌效果。此外，聚合物在生理环境中保持稳定至少28天，且可有效去除残留Ru催化剂，确保其生物相容性。这些发现为开发新一代具有低耐药潜力的抗菌剂提供了坚实基础，并有望在临床前研究中进一步优化其应用。

 

Betul Zehra Temur, Ilay Ceren Cetinkaya, Merve Acikel Elmas, Tarik Eren, and Ozge Can. New Generation Antibiotics Derived from DABCO-Based Cationic Polymers. Antibiotics.