聚硫醇单组份催化剂常温储存（聚合胺诱导S-亚硝基硫醇释放一氧化氮）

聚硫醇单组份催化剂常温储存（聚合胺诱导S-亚硝基硫醇释放一氧化氮）要点二：设计了具有NO释放能力的工程PVA/PEI水凝胶。本文通过将分枝状PEI嵌入PVA水凝胶，使其具备了NO释放能力，表名了这种策略对聚合物平台的简单适用性。要点一：聚合物诱导的NO释放。聚合物胺可以诱导GSNO分解生成NO。这是第一个报道聚合胺和RSNO之间反应产生NO的研究。研究速览近期，新南威尔士大学Rona Chandrawati教授团队在Small上发表聚合胺诱导S-亚硝基硫醇释放一氧化氮的研究工作。一氧化氮（NO）在各种生理系统中起着关键作用，如中枢神经系统中的神经递质，是心血管系统中的血管扩张剂和各种感染性疾病中的炎症介质。通过纳米材料从 NO 供体中催化生成一氧化氮 （NO） 可以延长 NO 在各种生物医学应用中的输送时间，但这种方法需要费力的合成路线。在这项研究中，发现了一类新的材料，即聚合胺，包括聚乙烯亚胺 （PEI）、聚-L-赖氨酸和聚 （烯丙胺盐酸盐），在生理条

原创 Han SJ 抗菌科技圈

第一作者：Zijie Luo

通讯作者：Rona Chandrawati

通讯单位：新南威尔士大学

研究速览

近期，新南威尔士大学Rona Chandrawati教授团队在Small上发表聚合胺诱导S-亚硝基硫醇释放一氧化氮的研究工作。一氧化氮（NO）在各种生理系统中起着关键作用，如中枢神经系统中的神经递质，是心血管系统中的血管扩张剂和各种感染性疾病中的炎症介质。通过纳米材料从 NO 供体中催化生成一氧化氮 （NO） 可以延长 NO 在各种生物医学应用中的输送时间，但这种方法需要费力的合成路线。在这项研究中，发现了一类新的材料，即聚合胺，包括聚乙烯亚胺 （PEI）、聚-L-赖氨酸和聚 （烯丙胺盐酸盐），在生理条件下可诱导S-亚硝基硫醇（RSNOs）产生NO。通过调整 NO 供体 （RSNOs） 和聚合物的浓度以及聚合物的类型和分子量，可以很容易地实现受控的 NO 生成。聚合物的 NO 释放特性可以集成到一系列材料中，例如，只需将 PEI 嵌入聚乙烯醇（PVA） 水凝胶中即可。PVA/PEI水凝胶可对铜绿假单胞菌生物膜的活性有效抑制。由于 NO 在各种疾病中具有潜在的治疗意义，鉴定聚合胺以诱导 NO 释放将为产生 NO 的生物材料用于抗菌、抗病毒、抗癌、抗血栓形成和伤口愈合应用开辟新的机会。

要点分析

要点一：聚合物诱导的NO释放。聚合物胺可以诱导GSNO分解生成NO。这是第一个报道聚合胺和RSNO之间反应产生NO的研究。

要点二：设计了具有NO释放能力的工程PVA/PEI水凝胶。本文通过将分枝状PEI嵌入PVA水凝胶，使其具备了NO释放能力，表名了这种策略对聚合物平台的简单适用性。

要点三：PVA/bPEI2k水凝胶的生物膜预防活性。NO在低浓度（nM）时可以分散生物膜，而在高浓度（µM）时，它通过多种机制诱导细菌死亡。PVA/bPEI水凝胶与GSNO反应产生的NO的有效的预防革兰氏阴性铜绿假单胞菌（PAO1）的生物膜形成。

图文导读

图1　 聚合物诱导的GSNO释放NO。（a）聚合物（0.1 mM）（聚乙烯亚胺[PEI][分枝状PEI 25000 Da]，多聚赖氨酸[PLL]，聚[盐酸烯丙胺][PAH]，聚丙烯酸[PAA]，聚[乙二醇][PEG]，聚[4-苯磺酸钠][PSS]和聚乙烯吡咯烷酮[PVP]）与50 µM GSNO在HEPES缓冲液（10 mM HEPES，0.1 mM EDTA，pH 7.4）中37°C下放置6小时测定的累积NO浓度。（B）不同分子量（0.1mM）的PEI（分枝状PEI 800 Da [bPEI800]，分枝状PEI 2000 Da [bPEI2k]，分枝状PEI 25000 Da [bPEI25k]）与50 µM GSNO在HEPES缓冲液（10 mM HEPES，0.1 mM EDTA，pH 7.4）中37°C下放置6小时测定的累积NO浓度。这些值代表平均±标准差，n≥3。统计学意义采用单因素方差分析和Tukey事后检验计算，NS=不显著，*P<0.05，***P<0.001。

图2　在不同GSNO浓度存在下，bPEI2k（上）和bPEI25k（下）的可调NO释放。（a，d）0.1 mM bPEI2k和bPEI25k在12.5-100 µM GSNO的HEPES缓冲液（10 mM HEPES，0.1 mM EDTA，pH 7.4）中孵育产生的实时NO释放谱，以及（b，e）它们相应的峰值NO浓度。（c，f）0.1 mM bPEI2k和bPEI25k与6.25-100 µM GSNO在HEPES缓冲液（10 mM HEPES，0.1mM EDTA，pH 7.4）中37°C孵育6小时（通过格里斯分析）产生的累积NO浓度。这些值代表平均±标准差，n≥3。

图3　不同pH条件下胺基质子化对PEI的NO释放能力的影响。（a）0.1 mM bPEI2k 50 µM GSNO，（b）0.1 mM bPEI25k 50 µM GSNO，（c）50 µM GSNO仅在HEPES缓冲液（pH 5.0、6.0和7.4）中，在37°C下作用24小时产生的累积NO浓度。这些值代表平均±标准差，n≥3。

图4　（a）用PVA/bPEI2k和PVA/bPEI25k水凝胶在100 µM GSNO的HEPES缓冲液（pH 7.4）中，37°C孵育24小时，累积释放NO。（b）PVA/bPEI2k水凝胶对3T3细胞的生物相容性。这些值代表平均±标准差，n≥3。采用单因素方差分析和Tukey事后检验计算统计学意义，NS=不显著。

图5　PVA/bPEI2k水凝胶在200 µM GSNO存在下的PVA/bPEI2k水凝胶对铜绿假单胞菌生物膜的生物膜抑制活性。这些值代表平均±标准差，n≥3。采用单因素方差分析和Tukey事后检验计算统计学意义，*P<0.05 **P<0.01。

结论

在本研究中，作者首次报道了包括PEI、PLL和PAH在内的聚合物胺可内源性和外源性RSNOs（即S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO）和S-亚硝基-N-乙酰青霉素胺（SNAP））产生NO。通过调节RSNOs和聚合物的浓度，以及聚合物的分子量和类型，可以很容易地实现来自RSNOs控制的NO生成。

1. NO的生成能力归因于聚合物上的胺基与RSNOs的SNO键之间的亲核反应。这些聚合物可以很容易地集成到生物材料中（例如PVA水凝胶），使其具备NO释放能力。
2. PVA/PEI水凝胶诱导的NO释放的功能可以阻止铜绿假单胞菌生物膜的生长。
3. 聚合物是治疗性传递系统生物材料的一个组成部分，它们对NO释放的新识别将为NO传递生物材料领域开辟新的途径，以适应NO的各种生物医学应用，如抗菌、抗癌和伤口愈合。

全文链接： https://doi.org/10.1002/smll.202200502

参考文献：Zijie Luo Gervase Ng Yingzhu Zhou Cyrille Boyer Rona Chandrawati. Polymeric Amines Induce Nitric Oxide Release from S-Nitrosothiols. Small. 2022. DOI: 10.1002/smll.202200502.

投稿kangjunkejiquan@163.com