第一作者：Peng Tan
通讯作者：马曦
通讯单位：中国农业大学
断奶仔猪腹泻是制约养猪生产效率和仔猪健康水平的核心问题之一，其发生率高、病程迁延、易反复，给规模化养殖带来显著经济损失。大量研究和生产实践表明，生物被膜形成是断奶仔猪腹泻难以彻底治愈的重要原因。在断奶应激和肠道屏障功能受损的背景下，条件致病菌易在肠道黏膜及相关组织中形成稳定生物被膜。生物被膜通过构建致密的胞外基质结构，显著削弱抗菌药物在感染部位的有效作用，同时促进耐药菌的产生，使传统饲用抗生素和常规治疗手段疗效受限。这一问题在当前减抗、限抗的养殖政策背景下尤为突出，已成为断奶仔猪腹泻防控中的关键瓶颈。免疫调节肽因兼具直接抑菌、调节宿主免疫反应和改善炎症微环境等多重优势，被认为是替代或减少抗生素使用的重要候选策略。然而，现有免疫调节肽在复杂感染环境中仍面临感染部位富集能力不足、生物被膜和深部组织作用受限、持续抗菌效果不稳定等问题，限制了其在断奶仔猪难治性腹泻中的应用潜力。因此，开发一种能够根据感染微环境主动调节作用状态，在生理条件下保持稳定、在生物被膜和深部感染区域发挥增强抗菌与免疫调节功能的免疫调节肽体系，对提升断奶仔猪腹泻的防控效果具有重要意义。
最近，中国农业大学马曦团队在《Advanced Functional Materials》期刊上发表了微环境适应性、尺寸可变形的自组装肽纳米组装体，用于靶向递送和协同抗击生物膜及深层组织相关感染的文章。该研究设计并构建了一种微环境自适应的免疫调节肽 CyPN12，用于靶向干预生物被膜及深部组织相关感染，并协同提升抗菌治疗效果。该免疫调节肽在正常生理条件下保持相对稳定的存在状态，有利于延长体内作用时间；在感染相关微环境中，CyPN12 可主动识别致病菌表面关键成分，发生构象与作用模式的转变，从而增强其在感染部位的滞留能力和局部抗菌活性；在生物被膜和深部感染组织中富集的明胶酶作用下，CyPN12 进一步发生功能转化，使其更易深入生物被膜和病变组织内部，提升对顽固感染菌群的清除效率。
要点一：微环境自适应的免疫调节肽设计
构建了一种可根据感染微环境主动调节作用状态的免疫调节肽 CyPN12。该肽在正常生理条件下保持稳定状态，在细菌相关微环境中发生构象与功能转变，并在明胶酶富集的生物被膜与深部感染组织中进一步激活，从而实现“稳定存在 → 感染部位增强作用 → 顽固感染深度干预”的连续功能调控。
要点二：感染靶向增强与生物被膜深度干预
CyPN12 可主动识别并结合金黄色葡萄球菌等致病菌表面关键成分，增强在感染部位的局部滞留和定向作用；在明胶酶高表达的生物被膜和病变组织中，其作用状态进一步调整，更有利于深入致密生物被膜和受损组织内部，有效突破长期困扰断奶仔猪腹泻的生物被膜“难以进入、难以清除”问题。
要点三：协同杀菌机制与耐药性风险降低
CyPN12 以破坏细菌细胞膜完整性为核心杀菌机制，不依赖传统单一分子靶点。与环丙沙星联合应用后，实现“免疫调节肽介导的膜破坏 + 抗生素抑制 DNA 复制”的协同作用，在显著提升杀菌效率的同时，有效延缓和降低细菌耐药性发展的风险，契合畜牧业减抗替抗需求。
要点四：体内外显著疗效与良好生物安全性
在体外实验、小鼠肌肉感染与全身感染模型以及仔猪感染模型中，负载环丙沙星的 CyPN12 能够选择性作用于感染部位，显著降低细菌负荷，缓解炎症反应并促进组织修复，整体生物安全性良好；该策略对革兰氏阳性菌和阴性菌均具有良好适配性，显示出在断奶仔猪生物被膜相关难治性腹泻防控中的广阔应用前景。
图 1：肽纳米组装体的筛选与基本表征
(a) CyPN14、CyPN12、CyPN10、CyPN8 对金黄色葡萄球菌的最低杀菌浓度 (MBC)。(b) CyPN12 的浓度依赖性自组装行为。(c) CyPN12 的临界聚集浓度。(d) CyPN12 与脂磷壁酸 (LTA) 处理后 CyPN12 的圆二色谱。(e) CyPN14、CyPN12、CyPN10、CyPN8 对 293T 细胞的细胞毒性。(f) 有无 LTA 处理时，CyPN12 与 C-CyPN12 的时间依赖性成核生长动力学。(g) 有无 LTA 处理的 CyPN12 透射电镜图，标尺：1 μm。(h) CyPN12 与 LTA 处理后 CyPN12 的粒径分布。
图 2：细菌诱导与明胶酶响应的结构转变机制
(a,b) 预组装 CyPN12 与含 LTA / 肽聚糖膜在 0 ns 和 1000 ns 时的典型分子动力学快照。(c) 水溶液中 CyPN12 组装体的向列序参数。(d) 与含 LTA 膜作用后 CyPN12 组装体的向列序参数。(e) 未处理金黄色葡萄球菌的透射电镜图，标尺：500 nm。(f) CyPN12 处理后的金黄色葡萄球菌透射电镜图，标尺：5 μm。(g) LTA 诱导肽组装体锚定在金黄色葡萄球菌膜上并形成纳米纤维的示意图。(h) 调控肽组装的非共价相互作用。(i) 明胶酶切割后形成小纳米粒示意图。(j) 明胶酶响应切割示意图。(k–n) CyPN12、明胶酶处理 CyPN12、C-CyPN12 的高效液相色谱图。(o) LTA 处理的 CyPN12 经明胶酶切割 1、2、4 h 后的透射电镜图。
图3：明胶酶处理后 CyPN12 的自组装与结构变化
(a) 明胶酶处理后 CyPN12 的浓度依赖性自组装。(b) 明胶酶处理后 CyPN12 的临界聚集浓度。(c) 明胶酶处理后 CyPN12 的粒径分布。(d) CyPN12 与 C-CyPN12 的 Zeta 电位。(e) 未处理金黄色葡萄球菌透射电镜图，标尺：1 μm。(f) 明胶酶处理后 CyPN12 作用于金黄色葡萄球菌的透射电镜图，标尺：500 nm。(g,h) 水溶液中 CyPN12 与 C-CyPN12 自组装的粗粒化分子动力学模拟。(i) CyPN12 与 C-CyPN12 的回旋半径随时间变化。(j) CyPN12 与 C-CyPN12 的团簇数量随时间变化。(k) CyPN12 与 C-CyPN12 的最大团簇尺寸随时间变化。(l) CyPN12 与 C-CyPN12 的平均团簇尺寸随时间变化。
图4：明胶酶响应前后的杀菌活性与盐稳定性
(a) 明胶酶处理后 CyPN14、CyPN12、CyPN10、CyPN8 对金黄色葡萄球菌的最低杀菌浓度。(b–g) CyPN12 与明胶酶处理 CyPN12 对 6 株金黄色葡萄球菌的杀菌活性。(h–k) 生理盐离子存在下，CyPN12 与明胶酶处理 CyPN12 对金黄色葡萄球菌的 MBC
图5: 杀菌机制：膜破坏为主、ROS 为辅
(a) 肽组装体 CyPN12 与金黄色葡萄球菌 LTA 的结合能力。(b) 明胶酶处理 CyPN12 与 LTA 的结合能力。(c,d) CyPN12 与明胶酶处理 CyPN12 诱导金黄色葡萄球菌细胞膜去极化。(e,f) CyPN12 与明胶酶处理 CyPN12 对模拟细菌膜、真核膜脂质体的钙黄绿素泄漏。(g–l) CyPN12 与明胶酶处理 CyPN12 诱导金黄色葡萄球菌 ATP、核酸、蛋白质泄漏。(m,o) CyPN12 与明胶酶处理 CyPN12 诱导金黄色葡萄球菌活性氧 (ROS) 水平。(n,p) 抗氧化剂 NAC 处理对 CyPN12 杀菌活性的影响。(q,r) FITC 标记 CyPN12 在金黄色葡萄球菌膜上的定位，标尺：10 μm。
图6:抗生物膜、载药与释药性能
(a) 流式细胞术检测 CyPN12 与明胶酶处理 CyPN12 对金黄色葡萄球菌的致死率。(b) 扫描电镜图，标尺：2 μm。(c) 透射电镜图，标尺：1 μm。(d) 共聚焦激光扫描显微镜观察 FITC 标记肽在金黄色葡萄球菌生物膜内的定位。(e,f) 不同摩尔比下 CyPN12 对环丙沙星的包封率与载药量。(g) LTA 或明胶酶处理下 Cip@CyPN12 的体外释药曲线。(h) Cip@CyPN12 对 HEK293T 细胞的毒性。(i,j) 不同处理对成熟金黄色葡萄球菌生物膜活性与生物量的影响。
- 128 μM CyPN12、明胶酶处理 CyPN12、Cip@CyPN12、明胶酶处理 Cip@CyPN12 作用后金黄色葡萄球菌成熟生物膜的扫描电镜图，标尺：10 μm。(b–f) CyPN12 与明胶酶处理 CyPN12 对金黄色葡萄球菌生物膜相关基因表达的影响。(g) 共聚焦分析生物膜胞外聚合物组分降解情况。
图8：体内生物相容性评价
(a) 小鼠体内生物相容性评价模型示意图。(b) PBS、CyPN12、Cip@CyPN12 处理后小鼠体重变化。(c–q) 给药 7 天后肝肾功能、蛋白与脂质代谢相关血清生化指标。(r) 小鼠心、肝、脾、肺、肾组织病理学切片，标尺：100 μm。(s–w) 小鼠各脏器相对重量。
图9：协同杀菌、耐药性与肌肉感染疗效
(a,b) CyPN12 联合环丙沙星对金黄色葡萄球菌的协同作用（FIC 指数 = 0.5）。(c) 金黄色葡萄球菌对 CyPN12、Cip@CyPN12、环丙沙星的耐药性发展。(d) 左腿感染小鼠注射 CyPN12、C-CyPN12、S-CyPN12 后的活体荧光成像。(e) 24 h 后主要脏器与腿部荧光成像。(f) 小鼠肌肉感染模型构建与治疗示意图。(g) 肌肉组织细菌载量。(h) 健康与感染小鼠肌肉组织 H&E 染色，标尺：100 μm。
图10：全身感染疗效评价
(a) 小鼠全身感染模型构建与治疗示意图。(b–e) 肝、脾、肺、肾组织细菌载量。(f–h) 血清炎症因子水平。(i) 肝、脾、肺、肾组织 H&E 染色，标尺：100 μm。
该研究提出并验证了一种面向断奶仔猪生物被膜相关难治性腹泻的免疫调节肽干预新策略。该免疫调节肽能够根据感染微环境的变化，主动调节自身作用状态，实现从“稳定存在”到“感染部位增强作用”，再到“生物被膜与深部组织高效干预”的连续功能转变。通过以细菌细胞膜破坏为核心的杀菌机制，该免疫调节肽体系在提高病原清除效率的同时，有效降低了耐药菌产生的风险，符合当前畜牧业减抗替抗的发展需求。在小鼠感染模型及仔猪模型中，CyPN12能够选择性富集于感染部位，显著降低细菌负荷，缓解炎症反应，促进受损组织修复，且整体生物安全性良好。该研究结果表明，该免疫调节肽体系在断奶仔猪难治性腹泻、生物被膜及其他顽固细菌感染的防控中具有良好的应用潜力。总体而言，该工作为免疫调节肽在畜牧领域中的精准应用提供了新的理论基础和技术路径，对推动断奶仔猪腹泻防控策略升级、减少抗生素依赖、促进生猪产业健康可持续发展具有重要意义。
全文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.75323
参考文献：Microenvironment-Adaptive, Size-Transformable Self-Assembling Peptide Nanoassemblies for Targeted Delivery and Synergistic Combat Biofilm and Deep Tissue Associated Infections.Peng Tan, Qi Tang, Guanghui Zhao, Zhenduo Chen, Shuaikang Yang, Haoyu Yan, Linbao Ji, Xi Ma.2026, DOI:10.1002/adfm.75323
投稿联系：kangjunkejiquan@163.com.
欢迎各位抗菌同仁进群交流（抗菌科技圈）！
由于群人数已满200，各位业界同仁可以添加小编微信（wei315317或xb_15273285712）邀请进群。
10个月宝宝每天需要喝多少奶粉？
