傳統(tǒng)的生物材料開(kāi)發(fā)策略缺乏系統(tǒng)性和可預(yù)測(cè)性，其在解決與耐藥細(xì)菌感染相關(guān)的復(fù)雜問(wèn)題等方面正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。人工智能（AI）具有管理復(fù)雜系統(tǒng)的重要能力，有望為材料開(kāi)發(fā)提供一種新的范式。然而，基于對(duì)生物材料與細(xì)菌的相互作用的深度理解、能夠指導(dǎo)抗菌生物材料開(kāi)發(fā)的AI模型目前仍未見(jiàn)報(bào)道。

有鑒于此，上海交通大學(xué)崔文國(guó)教授、浙江大學(xué)侯廷軍教授和南方醫(yī)科大學(xué)Limin Ma開(kāi)發(fā)了一種AI指導(dǎo)的設(shè)計(jì)平臺(tái)（AMP-hydrogel-Designer），并將其用于構(gòu)建抗菌生物材料。

本文要點(diǎn)：

（1）該平臺(tái)可利用生成式設(shè)計(jì)和多目標(biāo)約束優(yōu)化生成一種含硫醇的新型高效抗菌肽（AMP）。該抗菌肽可與水凝膠發(fā)生功能化偶聯(lián)，以形成復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外，研究者也加入了Cu修飾的鈦酸鋇（Cu-BTO），其可通過(guò)Cu2+/SH配位進(jìn)一步促進(jìn)復(fù)合交聯(lián)，以制備得到AI-AMP-水凝膠。在體外，AI-AMP-水凝膠對(duì)對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）和大腸桿菌（E. coli）的殺菌效果為99.99%。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Cu-BTO能夠?qū)C(jī)械刺激轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以促進(jìn)生長(zhǎng)因子的表達(dá)和血管生成。在具有動(dòng)態(tài)傷口的大鼠模型中，AI-AMP水凝膠能夠顯著減少M(fèi)RSA負(fù)荷，并有效加速傷口愈合。綜上所述，該研究提出的AI指導(dǎo)的生物材料開(kāi)發(fā)策略有望為精準(zhǔn)治療耐藥細(xì)菌感染提供一種新的方案。

參考文獻(xiàn)：

Zhihui Jiang. et al. AI-Guided Design of Antimicrobial Peptide Hydrogels for Precise Treatment of Drug-resistant Bacterial Infections. Advanced Materials. 2025

DOI: 10.1002/adma.202500043

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202500043

來(lái)源：奇物論