局部應用廣譜抗生素是治療細菌性角膜炎的主要臨床選擇。不幸的是，眼睛的特定結構和生理特征減少了眼科藥物的眼部潴留。為了提高藥物的生物利用度，目前提出了各種策略，特別是水凝膠，當制劑從溶液變為水凝膠時，保留時間幾乎可以延長三倍。然而，傳統的眼用凝膠通常使用不可降解的聚合物進行制備，可能會對眼組織造成刺激。因此，本研究利用非共價相互作用，設計了由天然小分子組裝形成的超分子水凝膠，遞送抗生素妥布霉素，治療細菌性角膜炎。

具體而言，本研究提出了一種由鳥苷-5′-單磷酸二鈉鹽（GMP）和抗生素妥布霉素（TOB）組裝而成的全小分子超分子水凝膠：

（1）GMP是RNA的基本成分；GMB通過氫鍵和π-π堆疊組裝成鳥苷四方納米纖維；

（2）妥布霉素是臨床治療細菌性角膜炎的一線抗菌藥物；利用TOB的伯胺基團與GMP納米纖維上帶負電的磷酸鹽基團的靜電相互作用促進超分子GMP/TOB凝膠（GT Gel）的形成。

其優勢在于，GT Gel具有出色的流變學特性，包括剪切稀化和觸變特性，使其能夠得到特定的應用，包括可注射和可噴涂配方。此外，這些超分子凝膠不需要預先合成聚合物支架，且天然存在的小分子成分通常能確保良好的生物相容性和生物降解性。因此，GT Gel在藥物輸送系統中顯示出巨大的前景

結果表明：

（1）GT Gel具有剪切稀化和觸變性，使得凝膠在遇到剪切力（如眨眼）時變得不那么粘稠并沿著眼表面擴散；

（2）GT Gel在25 h內逐漸降解；對于TOB濃度較高的GT Gel，觀察到凝膠降解速度較慢，同時，顯示出較慢的TOB釋放速率且凝膠透明度逐漸降低；考慮到透明度是眼科凝膠的重要參數，研究中使用含有30 mM GMP和3 mM TOB的GT凝膠；

（3）體外實驗表明GT Gel能有效殺死銅綠假單胞菌且對人角膜上皮細胞（HCEC）的毒性降低；

（4）體內實驗表明，GT Gel具有良好的生物安全性，施用于健康小鼠沒有觀察到角膜組織中明顯的炎癥和凋亡；此外，GT Gel在由銅綠假單胞菌誘導的細菌性角膜炎上表現出出色的治療效果，好于TOB滴眼液，歸因于凝膠在眼表持續的TOB釋放。

綜上，本工作提出了一個簡便的策略來制備由天然小分子組成的超分子凝膠，為臨床治療細菌性角膜炎提供了一個有前途的凝膠候選物。

更多新潮科研資訊，歡迎持續關注創化科技服務#疾病限定月專欄！

說明：

本研究結果以題為“All-small-molecule supramolecular hydrogels assembled from guanosine 5′-monophosphate disodium salt and tobramycin for the treatment of bacterial keratitis”發表在《Bioactive Materials》雜志上。第一作者為Xuejing Cheng，通訊作者為程義云。

特別鳴謝

時簡