Advanced Healthcare Materials:鼻窦炎的福音:鼻腔内可注射的抗菌和抗炎水凝胶

感冒时鼻塞、打喷嚏、流清水样涕是急性鼻鼻窦炎的常见症状,而转为头痛、流脓涕、涕中带血、持续性发热,则可能是急性鼻鼻窦炎的一种亚型——急性细菌性鼻鼻窦炎(acute bacterial rhinosinusitis, ABRS)。与一般感冒不同,ABRS很难自愈,有的会演变为亚急性鼻窦炎,有的则进一步加重甚至会引起细菌性脑膜炎、脑脓肿、眶周蜂窝组织炎、眶周脓肿等并发征。以往临床上对ABRS的治疗手段主要是口服或静滴抗生素,但全身使用抗生素治疗局部鼻窦感染,其药物的生物利用度低,全身副作用和耐药性等现象也比较突出。有没有一种针对鼻窦窦腔特点可以局部施治的材料和方式呢?

中国人民解放军海军军医大学长海医院耳鼻喉科郑宏良主任、唐海红副主任和瑞金医院/上海市伤骨科研究所崔文国教授联合针对这一问题,联合开发出一种具有抗菌和抗炎双重作用的的可注射、自愈合水凝胶微创注射治疗ABRS。该研究以《Injectable and Self-Healing Hydrogel with Anti-Bacterial and Anti-Inflammatory Properties for Acute Bacterial Rhinosinusitis with Micro Invasive Treatment》发表在Adv. Healthcare Mater(DOI:10.1002/adhm.202001032) 。

水凝胶材料由于其机械性能可调、降解速率可控以及优异的可操作性被广泛用于药物递送系统。水凝胶是由大量的水和亲水高分子聚合物网络交联组成,其含水量高达90%,提供了与人体正常组织相似的物理特性,并能赋予水凝胶良好的生物相容性和易于封装小分子药物、生物活性蛋白以及细胞的能力。其中,PEG水凝胶是以人工合成的聚乙二醇为主体,相比于其他的生物材料如聚乳酸和明胶,它具有更为优异的免疫原性和亲水性,是一种理想的药物载体。在团队的前期研究中,利用PEG水凝胶优异的药物分散性和持久的药物释放时间,实现了对局部创面、关节以及骨组织的修复与再生。针对治疗ABRS的特点和需求,课题组利用四臂聚乙二醇水凝胶(4-arm-PEG-H)和银离子通过巯基与银离子之间的高亲和力和动态可逆配位键组成一种新的PEG-H治疗模型,再用水凝胶分子网络包裹及水凝胶和脂质体间的非共价结合,携载克拉霉素(Clarithromycin,CAM)脂质体,构建了具有抗炎和抗感染双重作用的稳定的水凝胶缓释体系。

体外实验证明,复合了脂质体的水凝胶保持有自愈合、可降解、药物缓释、膨胀系数适中、随剪切力变化改变黏性从而适用于注射使用等特点。另外,利用14元环大环内酯类抗生素的CAM具有的独特的抗菌和抗炎的双重作用,对于减轻ABBS鼻窦窦口的黏膜水肿有较好的效果,而鼻窦窦口的黏膜水肿是阻碍引流的重要原因,会形成鼻窦窦腔局部封闭环境,进而降低ABRS的疗效。

在体内实验中,将肺炎链球菌的ABRS模型兔上颌窦灌洗后微创注射水凝胶于窦腔内,2周后CT检查显示窦腔内原脓性分泌物的密度增高影消退;病理检查上颌窦粘膜充血水肿及炎性细胞浸润减轻,相关炎性因子表达明显降低,证实取得了良好的疗效。此外,在兔模型上并未产生显著的细菌耐药性和全身性副作用。相关论文在线发表在Adv. Healthcare Mater。

该工作中开发的具有抗菌和抗炎双重作用的的可注射、自愈合水凝胶是一种理想载药生物材料,通过微创注射治疗ABRS,用较少量的局部用药代替大剂量的全身用药、既达到疗效又减少全身副作用的目的,有望为临床提供了一种新的选择方案。

该论文第一作者为陈争明和蔡正伟博士,论文通讯作者为唐海红、崔文国、郑宏良主任。