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Neutrophil Extracellular Trap-Mimetic DNA Nets Enable Concurrent Bacteria-Targeted Eradication and Toxin Neutralization

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关联仪器: B105倒置荧光显微镜 Leica DMi 8,B104数字化全景扫描仪(非荧光) Wisleap WS-10,B105全景组织切片扫描系统(荧光)Olympus VS200

期刊名称: Angewandte Chemie International Edition

发表时间: 2026-10-10

提交用户: 邓怡

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  • 成果描述:

    该成果发表于川大A-期刊Angewandte Chemie International Edition

    围绕中性粒细胞胞外诱捕网模拟型DNA水凝胶网络同步实现细菌靶向清除与毒素中和。

    一、研究背景与核心设计

    当前抗菌治疗面临三大瓶颈:细菌选择性差、宿主细胞毒性,以及杀菌过程中毒素释放所引发的炎症反应。该研究受中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)“捕获—杀灭—中和”天然功能的启发,设计了一种多巴胺掺入的DNA网状仿生材料,命名为 DANet-DA。其设计逻辑在于:NETs本身由DNA骨架与抗菌蛋白/酶构成,能够物理捕获病原体并就地杀灭,而DANet-DA试图以合成材料复现这一多层次防御机制,同时规避天然NETs易被核酸酶降解、抗菌肽稳定性不足等固有缺陷。

    二、核心功能机制

    1. 细菌捕获与靶向识别

    DANet-DA利用其三维DNA网状结构,能够选择性地捕获并束缚细菌,为后续的局部杀菌创造条件。

    2. 原位催化形成聚多巴胺纳米壳与光热杀菌

    在捕获细菌后,DANet-DA在细菌表面原位催化形成聚多巴胺纳米壳。这一过程实现了高效的光热杀菌,同时将对宿主细胞的损伤降至最低。与传统的全身性抗生素或游离光热剂相比,这种“就地转化”策略显著提升了杀菌的空间选择性。

    3. 毒素封存与中和

    该策略最具创新性的环节在于:聚多巴胺纳米壳在完成杀菌功能后,进一步充当“分子海绵”,吸附并中和细菌裂解释放的毒素,从源头上遏制了毒素相关炎症的发生。这一设计直接回应了抗菌治疗中长期存在的“杀菌即放毒”困境——细菌被杀灭的同时,内毒素或其他毒力因子大量释放,反而加重组织损伤。

    三、体内治疗效果

    研究在常规感染模型和烧伤感染模型中均验证了DANet-DA的治疗效果。结果表明,该材料能够显著降低细菌负荷、毒素水平和组织炎症。尤为关键的是,细菌与残余毒素的同步清除有效缓解了促炎性巨噬细胞的极化状态,从而加速了创面组织的再生进程。这一发现表明,DANet-DA的疗效不仅体现在直接的杀菌和解毒功能上,还通过调节免疫微环境间接促进了组织修复。

    四、研究意义

    该工作提出了一种将病原体清除与毒素中和整合于单一材料体系的NETs仿生抗菌策略。其核心贡献在于打破了传统抗菌材料“以杀菌为唯一目标”的设计范式,转而将杀菌后的毒素管理纳入功能设计,为细菌感染相关疾病的治疗提供了一种协同性更强、炎症控制更精准的新思路。从转化前景看,该策略在烧伤感染、慢性创面等对炎症控制要求较高的临床场景中具有潜在应用价值。



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