CarbohydratePolymers肝素-阿奇霉素微粒抗炎并抑制病毒细菌的功能

肺部感染是全球重大健康问题，COVID-19加剧了这一状况。阿奇霉素（AZM）是治疗肺部感染的常用药物，能在肺组织和免疫细胞中积累。本研究开发了一种新型干粉吸入器，包含肝素或其衍生物和AZM的微粒，能有效抑制SARS-CoV-2（IC50 ≤ 95 nM）并保持对细菌的抗菌效果，同时无细胞毒性。该微粒具有理想的空气动力学特性，有望有效治疗COVID-19相关的细菌性肺部感染。

肺部疾病是全球主要死因之一，COVID-19疫情进一步加剧了这一问题。目前，针对COVID-19的治疗手段有限，迫切需要新的治疗方法。本研究提出了一种新型干粉吸入器，结合肝素或其衍生物与阿奇霉素，旨在通过抗病毒、抗菌、免疫调节等多重作用，全面应对与COVID-19相关的细菌性肺部感染。

图1.DoE和DPI配方优化。

实验结果，亮氨酸提高了AZM的包埋效率。依诺肝素钠和降低固体浓度影响颗粒特性。亮氨酸改善了AZM的包埋效率，HF1%和EF10%配方在冷藏下化学稳定性好（图1）。

图2.优化配方的形态学分析。

SEM照片显示三种配方颗粒无晶体，AZM完全包埋，表面波纹状，HF10%颗粒表面棱角更明显。重构后粒径500-3000 nm，zeta电位低于-20 mV，显示良好稳定性。TEM显示电子致密颗粒超1 μm。（图2）。

图3. 优化配方的固态表征。

未加工肝素和依诺肝素的pXRD显示无定形特征，亮氨酸和AZM有布拉格峰。喷雾干燥后布拉格峰减弱，HF10%和EF10%制剂显示亮氨酸峰，无肝素峰。FT-IR分析显示AZM羰基和亮氨酸N-H弯曲振动带变化，表明亮氨酸与多糖或AZM间形成氢键，证实分子间相互作用（图3）。

图4.空气动力学性能的体外评估。

与 HF10% 相比，HF1% 的细颗粒分数 （FPF） 低于 3 μm 和 5 μm 显著更高。结果，HF1% 的 MMAD 比 HF10% 高 3.4 倍。EF10% 显示出介于 HF10% 和 HF1% 之间的中间沉积模式，从而产生可接受的 FPF（图4）。

图5.微生物和溶血体外检测。

微胶囊化AZM显著降低了溶血毒性，基于肝素的制剂毒性低于依诺肝素制剂。所有制剂在50μg/mL AZM浓度下溶血率低于5%。抗菌测试显示，封装AZM对铜绿假单胞菌的MBC降低2至4倍。肝素和依诺肝素的假病毒中和能力有差异。体外细胞毒性MTT测定显示AZM制剂未降低Calu-3细胞活力。AZM制剂在杀菌浓度下抑制LPS刺激的J774A.1细胞产生NO，显示抗炎效果（图5）。

本文开发了AZM和硫酸化多糖的DPI制剂为治疗COVID-19相关细菌性肺部感染提供了一种多方面的方法。这种策略利用了AZM的抗菌和抗炎特性以及硫酸化多糖的抗病毒潜力，有效阻止SARS-CoV-2传播。微粒制剂展现出强大的抗病毒活性，同时保持了对常见呼吸道病原体的抗菌效果，与未加工AZM相当甚至更优。此外，这些制剂在高浓度下显示出良好的安全性，且呼吸道内的沉积曲线得到优化。尽管如此，仍需进一步的体内研究来确认其药理毒理学特征。

近期，该研究成果以Heparin-azithromycin microparticles show anti-inflammatory effects and inhibit SARS-CoV-2 and bacterial pathogens associated to lung infections为题发表于学术期刊《Carbohydrate Polymers》，论文第一作者为Brayan J. Anaya，通讯作者为马德里康普顿斯大学的D.R. Serrano。

撰稿人：韩    毅

审稿人：王    平

论文全文链接

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122930Get rights and content

抗菌抗污材料前沿

长按二维码关注

获取最新科研消息