可生物降解交联右旋糖酐凝胶持续缓释阿米卡星、克林霉素和万古霉素

为何局部治疗感染很重要

围绕骨骼、手术创口和医疗植入物发生的深部或顽固感染通常很难治愈。血液未必能充分到达这些部位，细菌还可能藏匿于称为生物膜的黏滑保护层内，使其更难被杀灭。医生常常采用长期的大剂量抗生素治疗，但这可能损害器官并破坏肠道的有益微生物。本研究探讨了一种不同的策略：将载有抗生素的可溶解凝胶直接置于病灶部位，使极高的药物浓度直接作用于感染区域，同时对身体其他部位影响较小。

一种能携带药物并自行溶解的凝胶

研究者聚焦于一种柔软、果冻状的材料——交联右旋糖酐凝胶。它由糖类物质制成，可作为液体注入并迅速凝固为凝胶。重要的是，它被设计为在体内缓慢降解且不会引起强烈免疫反应。由于它会最终消失，因此无需像某些早期的固体抗生素颗粒那样进行二次手术取出。研究团队将三种常用抗生素——阿米卡星、克林霉素和万古霉素，单独或以双药混合物的形式装入该凝胶，然后在实验室中研究这些药物随时间的渗出情况。

测试凝胶的抗生素释放情况

为了模拟组织周围的体液，科学家将少量定量的载药凝胶放入含盐溶液的试管中，该溶液维持体温并轻轻摇动。每隔24小时，他们取出液体，更换为新鲜溶液，并将样品冷冻以便后续检测。通过灵敏的分析方法，他们测量了在最长16天内各指定日期液体中出现的药物含量，并将这些水平与已知的最低抑菌浓度（即阻止常见致病菌生长所需的最低药物浓度，这些数值为临床标准）进行比较。

两相释放及其持续时长

所有载药凝胶都遵循相同的基本模式。第1天出现强烈的释放峰值，凝胶释放出非常高的药物浓度，随后在多天内进入较慢且稳定的释药阶段。这种“两相”释放很有价值：早期的高峰可迅速攻击细菌，而后期的缓释则保持足够的浓度以防止细菌再生。在测试中，阿米卡星至少保持超过所需阈值7天，克林霉素约10天，万古霉素在整个16天试验期间均维持在阈值以上。含阿米卡星与克林霉素的双药凝胶释放了大量两种药物，显示出同样强的持久性。总体来看，超过80%的装载药物最终从凝胶中释放出来，表明在材料完全溶解时几乎没有药物滞留。

凝胶本身的命运

凝胶不会永远保持完整。含阿米卡星的凝胶在大约第13天完全溶解，而仅含克林霉素或万古霉素的凝胶形态保持得稍久一些，于第16天分解。值得注意的是，凝胶通常在药物浓度降至有用水平之后不久便消失。这个时机很重要：如果空载材料在体内停留过久，可能会成为细菌再度定殖的新表面。通过在几周内消失，右旋糖酐凝胶相比某些旧有局部给药系统使用的永久性塑料载体，可能降低这一风险。

对患者可能的意义

尽管这项工作是在实验室中完成，尚未在人体中验证，但研究强烈表明，这种可生物降解的凝胶能在需要之处以强效剂量递送抗生素，持续至少一周且在某些情况下更长时间，随后完全溶解。对于难治性骨感染或植入物相关感染的患者——或有类似问题的动物——此类系统或可减少长期大剂量静脉用药及其副作用的需求。该研究支持交联右旋糖酐凝胶作为一种有前景的局部给药工具，并为未来的动物和人体试验奠定了基础，以评估该策略是否能安全地减少手术部位感染并在实际医疗中改善恢复效果。

引用: Barrett, J.G., Raffetto, J.A., Papich, M.G. et al. Sustained elution of amikacin, clindamycin, and vancomycin from a biodegradable cross-linked dextran gel. Sci Rep 16, 14182 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43047-0

关键词: 局部抗生素给药, 可生物降解水凝胶, 手术部位感染, 药物释放动力学, 植入物感染