苏州大学严锋教授《Advanced Materials》：聚（离子液体）纳米纤维抑制金黄色葡萄球菌膜囊泡诱导的NETosis，减轻伤口和肺损伤

金黄色葡萄球菌膜囊泡（MVs）会导致宿主损伤和过度炎症，但其病理作用及清除策略尚不明确。在膜囊泡-聚合物相互作用的分子动力学模拟指导下，我们设计了基于咪唑鎓的聚（离子液体）（PIL）静电纺丝纳米纤维，用于靶向拦截膜囊泡。在多种配方中，PIL-C4 表现出最佳性能，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、低细胞毒性以及抑制耐药性传播的能力。在体内，PIL-C4 减轻了膜囊泡诱导的中性粒细胞胞外诱捕网（NET）形成（NETosis）和血管渗漏，从而减少了化脓性渗出性伤口损伤，并防止了包括致命性肺损伤在内的全身性器官损伤。值得注意的是，仅靠 DNase 介导的 NET 降解无法挽救膜囊泡病理，这突显了直接清除膜囊泡的必要性。本研究揭示了先前未被认识到的金黄色葡萄球菌膜囊泡驱动的 NETosis 表型——局部化脓性渗出性伤口损伤和全身性致死性肺损伤，并建立了一种具有转化潜力的基于聚合物的清除策略，用于感染控制。该研究以题为“Poly(Ionic Liquid) Nanofibers Suppress S. aureus MembraneVesicle-Induced NETosis to Mitigate Wound and LungDamage”发表在《Advanced Materials》上。

要点分析

金黄色葡萄球菌（S. aureus）是一种主要的革兰氏阳性病原体，可引起多种感染，严重病例可进展为败血症，死亡率达 10%-30%。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的出现使治疗进一步复杂化，并凸显了对替代治疗策略的迫切需求。

细菌膜囊泡（MVs）是由革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌分泌的纳米级脂质双层颗粒。与革兰氏阴性细菌的外膜囊泡不同，金黄色葡萄球菌膜囊泡源自厚细胞壁下方的细胞质膜，直径通常在 20 到 150 nm 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——使其能够调节宿主免疫、激活 NF-κB 信号通路，并通过脂筏介导的摄取将毒素直接递送到宿主细胞内。通过包装毒力因子，膜囊泡即使在细菌死亡后仍能持续存在，并且比游离毒素具有更强的致病性。尽管证据不断积累，但对金黄色葡萄球菌膜囊泡的急性病理作用仍知之甚少。现有研究主要关注慢性低剂量暴露，将膜囊泡与肺炎或皮肤炎症联系起来。然而，在全身性或伤口感染期间，膜囊泡是否直接导致急性组织损伤尚未阐明。此外，一旦膜囊泡释放，尚无有效策略可以中和。当前的方法——例如抑制膜囊泡生物发生或使用抗炎药物——只能间接降低膜囊泡相关毒性，留下了主要的治疗空白。聚离子液体（PILs）由离子液体单体合成而成，兼具离子液体的可调性与聚合物的稳定性。其抗菌活性源于阳离子基团与带负电荷的细菌表面之间的静电吸引，以及疏水性烷基链介导的膜破坏作用。考虑到金黄色葡萄球菌囊泡（MVs）中带负电荷的脂磷壁酸、蛋白质毒素及疏水性磷脂，推测基于PIL的纳米材料可通过协同的静电与疏水相互作用捕获并中和细菌囊泡。

该团队在膜囊泡-聚合物相互作用的分子动力学模拟指导下，设计了具有不同烷基链长度的基于咪唑鎓的 PIL 静电纺丝纳米纤维。系统地评估了它们的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，并使用金黄色葡萄球菌膜囊泡诱导的皮肤和系统性感染的小鼠模型评估了体内功效。蛋白质组学分析进一步揭示了膜囊泡病理的分子通路。我们的研究发现了先前未被认识到的金黄色葡萄球菌膜囊泡驱动的 NETosis 病理表型——渗出性伤口损伤和全身性致死性肺损伤，并建立了一种融合计算设计和材料工程的基于聚合物的清除策略，为感染控制提供了转化潜力。

论文链接(DOI):10.1002/adma.202519131