细菌生物膜和胞内菌引起的感染是目前临床上较难根治的顽疾之一。细菌生物膜和胞内菌都可以保护细菌免受抗生素的作用,导致相应感染很难彻底清除,尤其是在目前临床缺乏新抗生素或高效抗菌剂的情况下,使用抗生素或天然抗菌剂治疗细菌生物膜和胞内菌引起的感染面临着重大挑战。现在常用的治疗策略,往往是简单的延长抗生素用药时间、提高抗生素剂量,但是这些方法不仅极大的增加了抗生素的毒副作用,同时还会导致耐药菌的产生,形成恶性循环,危害人类健康。因此,通过改良抗生素或抗菌剂的现有给药方式,增加其靶向性和高效性,降低其使用剂量,可为细菌生物膜和胞内菌导致的慢性感染的治疗提供更好的解决办法。本研究设计了两种基于多糖载体的给药方法,分别负载了氨基糖苷类抗生素阿米卡星和天然抗菌剂百里香酚,并分别评价了其对胞内菌和细菌生物膜的清除、破坏效果。具体如下:1.透明质酸接枝阿米卡星形成透明质酸-阿米卡星缀合物,评价其清除胞内菌活性。将透明质酸(12 W)的功能羧基与丙炔胺在酰胺化缩合试剂HATU催化下反应,生成带炔基的透明质酸;同时,使用Boc保护阿米卡星的氨基,并使用三异丙基苯磺酰氯催化其6’’位置的羟基与叠氮钠反应,生成带叠氮基的阿米卡星,两者在亚铜离子催化下,发生定位的点击反应,在透明质酸上接枝阿米卡星,生成透明质酸-阿米卡星缀合物。建立革兰氏阳性菌(李斯特菌、金黄色葡萄球菌)和革兰氏阴性菌(铜绿假单胞菌)感染的胞内菌模型,并测定新缀合物清除胞内细菌的能力,发现其清除效果显著高于单独使用同等量阿米卡星。建立李斯特菌急性感染小鼠腹腔的动物模型,测定新缀合物清除体内等细菌的能力,发现新缀合物清除小鼠肾、脾等器官内的细菌的效果高于单独使用同等剂量阿米卡星。通过免疫和荧光标记新缀合物,实验显示透明质酸-阿米卡星缀合物可以通过巨噬细胞表面CD44受体运载进入受感染的胞内,从而使抗生素接触胞内细菌,杀死细菌。这种新的方法或许可应用于氨基糖苷类抗生素治疗胞内菌的慢性感染。2.通过酰胺反应,在壳聚糖(3 KDa)氨基上接枝光敏剂甲苯胺蓝,并将此亲水性分子链与带羧基的疏水性的聚大蒜素(端羧基聚硫化丙烯,7 KDa)连接,形成两亲性的聚合物,在水溶液中包裹脂溶性百里香酚,自组装成载药胶束。在光照条件下甲苯胺蓝产生活性氧,聚大蒜素在少量活性氧环境即可由疏水转变为亲水,实现胶束翻转,释放药物,来清除生物膜内的细菌。同时,壳聚糖和过量的活性氧有助于破坏细菌生物膜,聚大蒜素也是较好的抑菌剂。通过建立金黄色葡萄球菌和李斯特菌生物膜模型,发现载药胶束破坏生物膜活性高于单独使用同等量的药物。通过透射电镜观察生物膜表面,发现胶束可以载药穿透细菌生物膜表面基质,在光照条件下释放药物,直接作用于细菌表面,提高了药物抗菌活性。综上所述,两种基于多糖的药物设计是可行的,能提高药物抗菌活性,同时降低了药物使用量,减少了抗菌时间,降低了药物毒副作用。