设计新的纳米纤维，抑制金黄色葡萄球菌膜囊泡作用以减轻伤口及肺部损伤

金黄色葡萄球菌膜囊泡（MVs）可导致宿主损伤和过度炎症反应，但尚不清楚其病理作用及清除策略。

2026年1月12日，复旦大学冒海蕾、上海交通大学王斌、苏州大学严锋共同通讯在Advanced Materials在线发表题为“Poly(Ionic Liquid) Nanofibers Suppress S. aureus Membrane Vesicle-Induced NETosis to Mitigate Wound and Lung Damage”的研究论文。该研究基于膜囊泡-聚合物相互作用的分子动力学模拟，设计了咪唑基聚离子液体（PIL）静电纺纳米纤维，用于靶向拦截膜囊泡。在多种配方中，PIL-C4表现出最优性能：兼具强效抗菌活性、对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）膜囊泡及其毒力因子的强吸附能力，且细胞毒性极低，同时可抑制耐药性传播。体内实验表明，PIL-C4可减轻膜囊泡诱导的中性粒细胞胞外诱捕网（NET）形成和血管渗漏，从而减少化脓性渗出性伤口损伤，并预防全身性器官损伤（包括致命性肺损伤）。

值得注意的是，仅通过脱氧核糖核酸酶（DNase）介导的NET降解无法逆转膜囊泡相关病理损伤，凸显了直接清除膜囊泡的必要性。该研究揭示了金黄色葡萄球菌膜囊泡此前未被发现的、由NETosis驱动的病理表型——局部化脓性渗出性伤口损伤和全身性致命肺损伤，并建立了一种基于聚合物的清除策略，为感染控制提供了具有转化潜力的新方案。

金黄色葡萄球菌（S.aureus）是一种主要的革兰氏阳性致病菌，可引发多种感染，严重病例会进展为败血症，死亡率高达10%–30%。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的出现进一步增加了治疗难度，迫切需要开发替代治疗策略。

细菌膜囊泡（MVs）是革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均会分泌的纳米级脂质双层颗粒。与革兰氏阴性菌的外膜囊泡不同，金黄色葡萄球菌膜囊泡起源于厚细胞壁下方的细胞质膜，直径通常在20–150nm之间。其成分包括脂磷壁酸（LTA）、脂蛋白、磷脂以及腔内毒素（如α-毒素和β-内酰胺酶），这些成分使其能够调控宿主免疫、激活NF-κB信号通路，并通过脂筏介导的摄取方式将毒素直接递送至宿主细胞内。膜囊泡可包裹毒力因子，即使在细菌死亡后仍能持续存在，且致病性强于游离毒素。

尽管相关证据不断积累，但金黄色葡萄球菌膜囊泡的急性病理作用仍未明确。现有研究主要聚焦于慢性低剂量暴露，将膜囊泡与肺炎或皮肤炎症相关联。然而，膜囊泡在全身性感染或伤口感染过程中是否直接导致急性组织损伤，目前尚未阐明。膜囊泡释放后，尚无有效的中和策略。当前方法（如膜囊泡生物发生抑制剂或抗炎药物）仅能间接降低膜囊泡相关毒性，存在治疗缺口。

图1 针对金黄色葡萄球菌囊泡的PIL候选物的分子动力学引导筛选（摘自 Advanced Materials ）

聚离子液体（PILs）由离子液体单体聚合而成，兼具离子液体的可调性和聚合物的稳定性。其抗菌活性源于阳离子基团与带负电细菌表面的静电吸引，以及疏水烷基链介导的膜破坏作用。考虑到金黄色葡萄球菌膜囊泡中含有带负电的脂磷壁酸、蛋白质毒素和疏水磷脂，作者推测基于聚离子液体的纳米材料可通过协同的静电和疏水相互作用捕获并中和细菌膜囊泡。

本研究基于膜囊泡-聚合物相互作用的分子动力学模拟，设计了具有不同烷基链长度的咪唑基聚离子液体静电纺纳米纤维。系统评估了其抗菌活性和膜囊泡结合能力，通过动力学和等温线模型阐明了吸附机制，并利用金黄色葡萄球菌膜囊泡诱导的小鼠皮肤感染和全身性感染模型评估其体内疗效。蛋白质组学分析进一步揭示了膜囊泡病理作用的分子通路。该研究明确了金黄色葡萄球菌膜囊泡此前未被发现的、由NETosis驱动的病理表型，渗出性伤口损伤和全身性致命肺损伤，并建立了一种融合计算设计与材料工程的聚合物基清除策略，为感染控制提供了具有转化潜力的新方案。

参考消息：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202519131