新技術(shù)為數(shù)百萬患有慢性尿路感染的人帶來希望

數(shù)百萬人在美國和世界各地，每年都有人遭受尿路感染。有些群體特別易患慢性尿路感染，包括女性、老年人和一些退伍軍人。

這些感染通常用抗生素治療，但過度使用這些藥物可以使他們所針對的微生物產(chǎn)生耐藥性，降低藥物的有效性。

為了解決慢性尿路感染和抗生素耐藥性問題，我們結(jié)合了我們的專業(yè)知識微生物學(xué)和工程創(chuàng)造一種含有特定有益菌株的活體材料大腸桿菌.我們的研究表明，這種生物材料釋放的“好”細菌可以與“壞”細菌爭奪營養(yǎng)并獲勝，從而大大減少致病微生物的數(shù)量。

隨著進一步發(fā)展，我們相信這項技術(shù)可以幫助管理對抗生素沒有反應(yīng)的復(fù)發(fā)性 UTI。

將細菌帶入膀胱

對于生活在人體中的微生物來說，營養(yǎng)物質(zhì)是有限的，它們的存在在身體的不同部位之間有所不同。細菌必須與其他微生物和宿主競爭獲取必需的營養(yǎng)。

通過吸收可用的營養(yǎng)物質(zhì)，有益細菌可以阻止或減緩有害細菌的生長.當(dāng)有害細菌缺乏重要的營養(yǎng)物質(zhì)時，它們就無法達到足夠高的數(shù)量來引起疾病。

不過，將有益細菌輸送到膀胱以預(yù)防尿路感染具有挑戰(zhàn)性。首先，這些有益細菌只能在無法完全排空膀胱，這種情況稱為尿潴留。即使在這些患者中，這些細菌可以在他們的膀胱中定植多長時間也有很大差異。

目前將細菌輸送到膀胱的方法具有侵入性，并且需要重復(fù)插入導(dǎo)管.即使細菌成功釋放到膀胱中，尿液會沖走這些微生物因為它們不能粘在膀胱壁上。

治療尿路感染的生物材料

由于有益細菌不能附著在膀胱上并在膀胱中長期存活，因此我們開發(fā)了一種生物材料，可以隨著時間的推移慢慢釋放膀胱中的細菌。

我們的生物材料由生物組成大腸桿菌嵌入到矩陣結(jié)構(gòu)中由凝膠制成。它類似于一塊比一滴水小約 500 倍的果凍，可以在膀胱中釋放細菌長達兩周。通過生物材料輸送細菌，我們克服了細菌附著在膀胱上以持續(xù)存在于器官中的需要。

我們通過將生物材料放入培養(yǎng)皿中的人體尿液中，并將其暴露于導(dǎo)致尿路感染的細菌病原體中來測試我們的生物材料。我們的結(jié)果表明，當(dāng)以 50：50 的比例混合時，大腸桿菌勝過引起尿路感染的細菌增加到總?cè)丝诘?85% 左右。

當(dāng)我們添加更多大腸桿菌比起引起 UTI 的細菌，這是我們對未來開發(fā)和測試的設(shè)想，其比例大腸桿菌增加到 99% 以上的人口，基本上消滅了引起 UTI 的細菌。此外，生物材料繼續(xù)釋放大腸桿菌在人尿液中保存長達兩周。

我們的研究結(jié)果表明大腸桿菌可以在膀胱中停留并存活很長時間，并且成功減少生長導(dǎo)致尿路感染的多種細菌。

改進生物材料

我們的研究結(jié)果表明，大腸桿菌不僅可以控制與其密切相關(guān)的有害細菌，而且廣泛的致病細菌在人類和動物中。這意味著科學(xué)家可能不需要識別不同類型的有益細菌來控制每種病原體——而且有很多——可能導(dǎo)致尿路感染。

我們的團隊目前正在評估我們的生物材料如何有效地治療小鼠的尿路感染。我們還在努力確定有益細菌和有害細菌競爭的特定營養(yǎng)物質(zhì)，以及哪些因素可能有助于有益細菌獲勝。我們可以將這些營養(yǎng)物質(zhì)添加到我們的生物材料中，以便釋放或保留。

這項研究仍處于早期階段，臨床用途尚未開發(fā)，因此如果它真的惠及患者，將來會很好。我們希望我們的技術(shù)可以得到改進并應(yīng)用于控制其他細菌感染和一些細菌引起的癌癥.

薩古魯·蘇巴什副教授德克薩斯A&M大學(xué)

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