科學家們開發出一種新策略，可改善慢性傷口感染的藥物輸送。慢性傷口是指無法正常癒合的持續性開放性潰瘍或受損組織，由於金黃色葡萄球菌等細菌感染，慢性傷口的治療面臨巨大挑戰。當這些細菌對抗生素產生耐藥性時，情況就會變得更加複雜，例如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA），它是醫院環境中嚴重感染的主要來源。

莎拉-羅-康倫（Sarah Rowe-Conlon）博士資料來源：聯合國大學微生物學與免疫學系

為了保護自己免受人體免疫系統和其他潛在威脅的侵襲，金黃色葡萄球菌可以聚集在一起，形成一個被稱為生物膜的滑溜溜黏糊糊的防護罩。生物膜屏障非常厚，無論是免疫細胞還是抗生素都無法穿透併中和有害細菌。

北卡羅來納大學醫學院和北卡羅來納-北卡羅來納州立大學生物醫學工程聯合系的研究人員開發出一種新方法，將棕櫚油酸、慶大霉素和無創超聲波結合在一起，幫助改善被金黃色葡萄球菌感染的慢性傷口的藥物輸送。

利用他們的新策略，研究人員能夠將糖尿病小鼠傷口中具有挑戰性的MRSA 感染降低94%。他們能夠完全消毒幾隻小鼠的傷口，其余小鼠的細菌負擔也明顯減少。他們的研究結果發表在《細胞化學生物學》上。

資深作者、微生物學與免疫學系研究副教授莎拉-羅-康倫（Sarah Rowe-Conlon）博士說：”如果慢性傷口中的細菌沒有被完全清除，病人就會面臨感染復發或繼發感染的高風險。這種治療策略有可能改善療效，減少患者慢性傷口感染的複發。我們對將其轉化為臨床治療的潛力感到興奮，而這正是我們現在正在探索的。”

生物膜是多種抗生素的物理屏障。UNC-NCSU 生物醫學工程聯合系研究助理教授Virginie Papadopoulou 博士很想知道，非侵入性空化增強超聲波是否能產生足夠的攪動，在生物膜中形成開放空間，以促進藥物輸送。

保羅-戴頓博士資料來源：UNC-NCSU 生物醫學工程聯合系

可被超聲激活的液滴被稱為相變造影劑（PCCA），可局部塗抹在傷口上。超聲波換能器聚焦在傷口上並打開，使液滴內的液體膨脹，變成充滿氣體的微小氣泡，然後迅速移動。

這些微氣泡的擺動攪動生物膜，既能機械地破壞生物膜，又能增加液體流動。最終，生物膜的破壞和藥物在生物膜中滲透力的增加相結合，使藥物能夠進入生物膜並高效殺死細菌。

“微氣泡和相變造影劑充當了超聲波能量的局部放大器，使我們能夠精確瞄準傷口和身體部位，達到標準超聲波無法達到的治療效果。”生物醫學工程系傑出教授兼系主任戴頓說。”我們希望能夠利用類似的技術，將化療藥物局部輸送到頑固的腫瘤中，或將新的遺傳物質驅動到受損的細胞中。”

封面圖展示了超聲波介導的藥物輸送到生物膜感染的傷口中。圖片來源：Ella Marushchenko

當細菌細胞被困在生物膜內時，它們幾乎無法獲得養分和氧氣。為了節省資源和能量，它們會進入休眠或睡眠狀態。這種狀態下的細菌被稱為持久細胞，對抗生素具有極強的抗藥性。

研究人員選擇了慶大霉素，這種外用抗生素通常對金黃色葡萄球菌無效，因為金黃色葡萄球菌普遍具有抗藥性，而且對頑固細胞的活性很差。研究人員還在模型中引入了一種新型抗生素佐劑–棕櫚油酸。

棕櫚油酸是一種不飽和脂肪酸，是人體的天然產物，具有很強的抗菌特性。作者發現，棕櫚油酸有助於抗生素成功進入金黃色葡萄球菌細胞，並能殺死頑固細胞和逆轉抗生素耐藥性。

研究小組對這種新的局部非侵入性方法的前景充滿希望，因為它可以為科學家和醫生提供更多對抗抗生素耐藥性的工具，並減輕口服抗生素的嚴重不良反應。

羅-康倫說：”口服或靜脈注射等全身性抗生素效果很好，但往往存在很大的風險，如毒性、腸道微生物菌群消失和艱難梭菌感染。利用這種系統，我們能夠使外用藥物發揮作用，它們可以以非常高的濃度應用於感染部位，而不會產生與全身給藥相關的風險。”