自 Covid-19 以来，我们都更加关注肺部健康。
然而，对于患有哮喘和慢性阻塞性肺病（COPD）的人来说，应对肺部问题是一场终生的斗争。慢性阻塞性肺病患者的肺组织高度发炎，肿胀并阻塞气道，导致呼吸困难。这种疾病很常见，仅在美国每年就有超过三百万例病例。
虽然可以控制，但无法治愈。一个问题是患有慢性阻塞性肺病的肺部会排出大量粘液，这会形成一道屏障，阻止治疗药物到达肺细胞。这种粘稠的物质如果不咳出来，也会吸引细菌，从而进一步加剧病情。
一项新的研究 in 科学进展 描述了一个潜在的解决方案。科学家们开发出了一种纳米载体，可以将抗生素输送到肺部。就像生物宇宙飞船一样，载体有“门”，可以打开并在粘液层内释放抗生素来对抗感染。
“门”本身也是致命的。它们由一种小蛋白质制成，可以撕裂细菌膜并清理其 DNA，从而消除肺细胞的慢性感染。
该团队使用纳米载体设计了一种可吸入的抗生素。在慢性阻塞性肺病小鼠模型中，治疗仅三天就使它们的肺细胞复活。他们的血氧水平恢复正常，先前的肺部损伤迹象也慢慢愈合。
“这种免疫抗菌策略可能会改变当前的慢性阻塞性肺病管理模式，”该团队 写 在文章中。
呼吸我
肺部极其娇嫩。想象一下薄而灵活的细胞层被分成叶，以帮助协调氧气流入体内。一旦空气流过气管，它就会迅速分散在复杂的分支网络中，充满数千个气囊，为身体提供氧气，同时排除二氧化碳。
这些结构很容易受损，吸烟是常见的诱因。香烟烟雾会导致周围细胞排出粘稠物质，阻塞气道并覆盖气囊，使其难以正常运作。
随着时间的推移，粘液会形成一种“胶水”，吸引细菌并凝结成生物膜。该屏障进一步阻止氧气交换，并将肺部环境改变为有利于细菌生长的环境。
阻止恶性循环的一种方法是消灭细菌。广谱抗生素是最广泛使用的治疗方法。但由于有粘稠的保护层，它们无法轻易到达肺组织深处的细菌。更糟糕的是，长期治疗会增加抗生素耐药性的机会，使消灭顽固细菌变得更加困难。
但保护层有一个弱点：就是有点太酸了。字面上地。
门户开放政策
就像柠檬一样，与健康的肺组织相比，粘液层的酸性稍高。这种怪癖让团队想到了一种理想的抗生素载体，这种载体只能在酸性环境中释放其有效负载。
该团队用二氧化硅（一种柔性生物材料）制成了中空纳米颗粒，并在其中填充了一种常见的抗生素，并添加了释放药物的“门”。
这些开口由额外的短蛋白质序列控制，其作用类似于“锁”。在正常的气道和肺部环境中，它们在门处折叠，基本上将抗生素隔离在气泡内。
慢性阻塞性肺病患者肺部释放的局部酸度改变了锁蛋白的结构，因此大门打开，抗生素直接释放到粘液和生物膜中，从根本上突破细菌的防御，将其瞄准它们的地盘。
一项用混合物进行的测试渗透了培养皿中实验室生长的生物膜。与以前类型的纳米颗粒相比，它的效果要好得多，这主要是因为载体的门一旦进入生物膜就打开了，而在其他纳米颗粒中，抗生素仍然被困住。
携带者还可以更深入地挖掘感染区域。细胞具有电荷。载体和粘液都带有负电荷，就像两个磁铁的类似带电端一样，将载体推入并穿过粘液和生物膜层。
在此过程中，粘液的酸度慢慢地将载体的电荷变为正电荷，因此一旦通过生物膜，“锁”机制就会打开并释放药物。
该团队还测试了纳米颗粒消灭细菌的能力。在一个培养皿中，他们消灭了多种常见类型的传染性细菌并破坏了它们的生物膜。这种治疗似乎相对安全。对培养皿中的人类胎儿肺细胞进行的测试发现，毒性迹象极小。
令人惊讶的是，载体本身也可以消灭细菌。在酸性环境中，其正电荷会破坏细菌膜。就像破裂的气球一样，这些虫子将遗传物质释放到周围环境中，然后载体将其扫走。
抑制火势
肺部的细菌感染会吸引过度活跃的免疫细胞，从而导致肿胀。气囊周围的血管也变得可渗透，使危险分子更容易通过。这些变化会引起炎症，导致呼吸困难。
在慢性阻塞性肺病（COPD）小鼠模型中，可吸入纳米颗粒治疗使过度活跃的免疫系统平静下来。多种类型的免疫细胞恢复到健康的激活水平，使小鼠从高度炎症状态转变为对抗感染和炎症的状态。
与接受相同抗生素但未接受载体治疗的小鼠相比，接受可吸入纳米颗粒治疗的小鼠肺部细菌数量减少了约 98%。
消灭细菌让老鼠松了一口气。他们呼吸轻松了。他们的血氧水平上升，血液酸度（危险的低氧标志）恢复正常。
在显微镜下，经过治疗的肺部恢复了正常结构，气囊变得更坚固，慢慢从慢性阻塞性肺病的损伤中恢复过来。接受治疗的小鼠肺部因液体积聚而肿胀的情况也有所减轻，这种情况在肺损伤中很常见。
这些结果虽然很有希望，但仅适用于与吸烟相关的慢性阻塞性肺病小鼠模型。关于治疗的长期后果，我们还有很多不了解的地方。
尽管目前还没有副作用的迹象，但随着时间的推移，纳米颗粒可能会在肺部积聚，最终造成损害。尽管载体本身会损伤细菌膜，但治疗主要依赖于封装的抗生素。和 抗生素耐药性 随着这种趋势的增加，一些药物已经失去了治疗慢性阻塞性肺病的效果。
随着时间的推移，可能会出现机械损坏。从长远来看，反复吸入硅基纳米颗粒可能会导致肺部疤痕。因此，尽管纳米粒子可以改变慢性阻塞性肺病的治疗策略，但很明显我们需要后续研究，该团队写道。
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