麻省理工學院的化學工程師們已經設計出一種封裝益生菌的方法，這樣它們就可以和抗生素一起被用來殺死多種細菌。
在對抗耐藥細菌的鬥爭中，麻省理工學院的研究人員得到了益生菌的幫助。
在一項新的研究中，研究人員表示，通過提供抗生素藥物和益生菌的組合，他們可以根除兩種經常感染傷口的耐藥細菌。為了達到這個目的，他們將益生菌包裹在海藻酸鹽的保護層中，海藻酸鹽是一種生物相容的材料，可以防止益生菌被抗生素殺死。
“現在有很多細菌對抗生素有抗藥性，這對人類健康是一個嚴重的問題。我們認為治療它們的一種方法是將活益生菌封裝起來，讓它發揮作用。
研究人員說，如果在未來的動物和人類實驗中證明這種益生菌/抗生素的組合是成功的，那麼就可以將這種益生菌/抗生素組合用於傷口敷料中，從而幫助治癒受感染的慢性傷口。
戴維·h·科赫研究所(David H. Koch Institute)教授、科赫研究所(Koch Institute)成員羅伯特·蘭格(Robert Langer)也是這篇論文的資深作者。這篇論文將於10月17日發表在《先進材料》(Advanced Materials)雜誌上。前麻省理工學院訪問科學家李志浩是這項研究的主要作者。
左邊是海藻酸鹽球，裡面包裹著益生菌。右圖是一個球體的特寫，上面用綠色標記著益生菌。研究人員提供
細菌的戰爭
人體含有數以萬億計的細菌細胞，其中許多是有益的。在某些情況下，這些細菌通過分泌抗菌肽和其他化合物來幫助抵禦感染，這些化合物可以殺死致病菌。另一些則通過吸收營養物質和其他關鍵資源來戰勝有害菌株。
李說，科學家們此前已經測試了將益生菌應用於慢性傷口的想法，他們在燒傷患者的研究中取得了一些成功。然而，益生菌菌株通常不能對抗感染傷口中的所有細菌。將這些菌株與傳統抗生素結合將有助於殺死更多的致病菌，但抗生素也可能殺死益生菌。
麻省理工學院的研究小組設計了一種方法，通過封裝益生菌來解決這個問題，這樣它們就不會受到抗生素的影響。他們選擇海藻酸鹽，部分原因是海藻酸鹽已經被用於慢性傷口的敷料中，有助於吸收分泌物，保持傷口乾燥。此外，研究人員還發現，藻酸鹽是生物膜的組成部分，細菌群形成生物膜是為了保護自己免受抗生素的侵害。
“我們研究了生物膜的分子組成，發現對於假單胞菌感染，海藻酸鹽對抗生素的耐藥性非常重要，”李說。“然而，到目前為止，還沒有人使用這種能力來保護好細菌免受抗生素的感染。”
在這項研究中，研究人員選擇封裝一種名為Bio-K+的商業益生菌，它由三種乳酸菌菌株組成。已知這些菌株可以殺死耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)。它們這樣做的確切機制尚不清楚，但一種可能性是，這些病原體對益生菌產生的乳酸敏感。另一種可能性是，益生菌分泌抗菌肽或其他蛋白質，殺死病原體或破壞它們形成生物膜的能力。
研究人員將這些封裝好的益生菌與一種名為妥布黴素的抗生素一起投放市場。他們之所以在其他測試過的抗生素中選擇妥布黴素，是因為它能有效殺死銅綠假單胞菌，而銅綠假單胞菌是另一種在傷口感染中常見的菌株。將培養在實驗室培養皿中的MRSA和銅綠假單胞菌暴露於包封的生物k +和妥布黴素的組合物中，殺滅所有病原菌。
“這是一個相當激烈的影響，”Jaklenec說。“它徹底消滅了細菌。”
當他們用非封裝的益生菌做同樣的實驗時，益生菌被抗生素殺死，MRSA細菌得以存活。
“當我們只使用一種成分時，無論是抗生素還是益生菌，都無法根除所有的病原體。這在臨床環境中是非常重要的，因為你的傷口上有不同的細菌，抗生素不足以殺死所有的細菌，”李說。
傷口癒合好
研究人員設想，這種方法可以用於開發新型繃帶或其他嵌入抗生素和藻酸鹽包裹的益生菌的傷口敷料。在此之前，他們計劃在動物身上甚至人類身上進一步測試這種方法。
“海藻酸鹽的好處是它得到了fda的批准，我們使用的益生菌也得到了批准，”李說。“我認為益生菌在未來可能會給傷口治療帶來革命性的變化。通過我們的工作，我們擴大了益生菌的應用可能性。”
在2016年發表的一項研究中，研究人員證明，在益生菌表面覆蓋一層海藻酸鹽和另一種多糖殼聚糖，可以保護益生菌不被胃腸道分解。這將有助於研究人員開發治療疾病的方法，或通過口服益生菌改善消化。另一個潛在的應用是使用這些益生菌在抗生素治療後補充腸道微生物群，這可以在清除感染的同時消滅有益的細菌。
李在這個項目上的工作是由瑞士江根-詩恩基金會、比阿特麗斯·貝克-希默和漢斯-魯迪·岡岑巴赫資助的。
