在下雨的夏夜，分子生物学研究生莎拉·布罗齐奥 (Sarah Brozio) 会离开她与蜥蜴、狼蛛和人类同事共用的特立尼达北部野外中心，去森林寻找一种叫做青蛙泡沫的特殊物质。她的小伙子们开着一辆破旧的轿车，沿着道路缓慢行驶，默默地开车，听着夜生活的嗡嗡声和尖叫声，直到他们听到类似于街机激光枪的砰砰声。孤独的砰砰声很快就伴随着一整支合唱团——雄性 Túngara 青蛙争夺配偶的独特骚动。

当其中一个雄性以其悠扬的虚张声势给雌性留下深刻印象时，两人在路边潮湿的沟渠里变得活泼起来。他从背后抱住她，让她的卵子受精，她将卵子连同蛋白质汤一起排出。双方一起用后腿将混合物搅打成浓稠的泡沫。这种泡沫圆顶可以防止鸡蛋变干，同时还可以保护它们免受捕食者、极端温度以及紫外线和有害细菌的伤害。

鉴于泡沫的实用性和耐用性，布罗齐奥和她的同事想知道这种神秘的材料是否可能对人类有临床应用。他们将收集到的泡沫带回他们在苏格兰的实验室，以测试其特性，并确定它是否可以像现有的药物泡沫一样用于将药物输送到皮肤上。在今天发表在皇家学会开放科学杂志上的一项研究中，他们证明两栖动物泡沫确实可以有效替代医生目前为割伤或烧伤等情况开出的泡沫。

该项目于 2014 年扎根，也就是 Brozio 第一次前往加勒比海特立尼达岛收集泡沫的前一年。像许多勇敢的研究提案一样，它最初是一个关于喝酒的想法。微生物生物化学家 Paul Hoskisson 和制药工程师 Dimitrios Lamprou 在格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学的一家酒吧里建立了一个不太可能的伙伴关系。

Hoskisson 的实验室专门开发抗菌剂，因此他对青蛙泡沫可以自然抵抗细菌定植的事实很感兴趣。根据 Hoskisson 的描述，Lamprou 想知道材料的稳定性和结构是否也可能使其有利于携带和释放药物化合物。此后不久，两人招募了 Brozio，后者作为博士生加入了 Hoskisson 的实验室。她陪同霍斯基森多次前往特立尼达，然后开始在实验室测试泡沫。

“这是首次将两栖动物泡沫用于药物输送，”该研究的共同资深作者霍斯基森说。他补充说，这些泡沫“应该为我们提供一种非常好的、安全的递送载体，与许多其他合成递送载体不同，它可以给患者服用而不必担心让他们生病。”

多年来，工业泡沫已被用于涂抹化妆品和经皮肤、直肠和阴道输送抗生素等药物。这些合成混合物在大片皮肤上分配药物，但许多药物会在几分钟或几小时内崩溃并过早地倾倒其中的货物。用泡沫治疗伤口和烧伤时，医生通常必须经常去除医用敷料，以便重新涂抹泡沫。除了破坏愈合过程外，这还会增加感染和抗生素耐药性的风险。此外，合成泡沫有时会充当过敏原并刺激患者的皮肤。

Túngara 青蛙并不是唯一会产生泡沫巢穴的动物。例如，其他蛙类、飞蛾和暹罗斗鱼也可以制作它们。虽然这些天然产品比人造物质更可能与人体皮肤相容，但在野外找到持续时间超过一两个小时的功能性泡沫是很棘手的。相比之下，Túngara 青蛙泡沫足够温和，可以孵化蝌蚪，并且可以在恶劣的热带环境中存活一个多星期。

雄性 Túngara 青蛙用他的交配歌吸引雌性，并帮助她产生蛋白质混合物的泡沫，以保护它们在泡沫圆顶下的卵。 （保罗·霍斯基森）

为了验证青蛙泡沫可以作为药物输送系统的理论，研究人员采用了一系列标准制药技术来探测其结构、成分、粘度和稳定性。特写镜头，泡沫由密集的气泡组成，称为囊泡。这些坚固的囊泡可捕获并保持药物分子，同时允许泡沫在大面积表面扩散而不会塌陷。人体皮肤的温暖温度和降低的 pH 值导致囊泡溶解，随着时间的推移释放药物。

研究人员确定，泡沫可用于封装易于溶解和不溶解的染料——这表明泡沫可以携带具有多种特性的多种药物。该团队还在泡沫中加入了常见的抗生素利福霉素，这种抗生素在一周内释放出来——这是一个很有希望的时间框架，因为患者通常需要接受 5 到 14 天的抗生素治疗。在最初的 24 小时内释放了大约一半的抗生素，但在接下来的 6 天里缓慢释放的时间比现有的药物泡沫更长、更稳定。然而，如果没有并排比较，研究作者将无法准确地知道他们的泡沫如何达到特定的合成选项。

现任贝尔法斯特女王大学教授的共同资深作者兰普鲁可以肯定地说，如果青蛙泡沫在后续研究中表现良好，它可能会改变药物的制造和交付方式。他和他的同事们确定，这种泡沫可以安全地涂抹在培养皿中的人体皮肤细胞上。但接下来他们需要在整片哺乳动物皮肤上测试泡沫——可能是当地农场的猪皮——并最终在活体动物身上进行测试，如小鼠或大鼠，后来是兔子和猪。他设想最终使用它来输送除抗生素之外的各种药物，甚至可能是蛋白质或 mRNA 等生物分子。

没有参与这项研究的德国亚琛工业大学生物医学工程师杨石在这篇论文之前从未听说过青蛙泡沫——更不用说将其用于医疗目的了。 “在药物输送中使用青蛙的材料是一个非常新颖甚至疯狂的想法，”他说。

Shi 解释说，使用泡沫将药物输送到皮肤的特定区域是一种有吸引力且更舒适的替代药丸和针头的方法。他专攻癌症化学疗法和免疫疗法，可以看到两栖动物泡沫在提供治疗以杀死皮肤癌细胞方面的潜在作用。但是，他告诫说，这项技术仍处于初期阶段，在商业化之前，还需要进行许多额外的研究。例如，青蛙将无法产生足够的泡沫来满足制造需求，因此需要以合理的成本大量纯化和复制泡沫中的关键蛋白质。

Brozio 已从斯特拉斯克莱德大学毕业，但她的大部分博士论文都致力于从头开始酿造各种泡沫成分，而无需进行青蛙通奸。她为细菌提供了青蛙 DNA，并诱使它们在泡沫中产生了六种关键蛋白质中的几种。她说，即使她只使用这些蛋白质中的一种来制作自己的泡沫，这种混合物也至少会持续一两个星期。接下来，Hoskisson 实验室将需要确定其泡沫配方中每种蛋白质的理想含量——以及是否所有六种蛋白质都是必需的，这可以简化制造过程。

除了它们非凡的泡沫之外，青蛙还可以提供其他药用灵感。未参与该研究的生物化学家 Milena Mechkarska 也在她位于特立尼达的西印度群岛大学圣奥古斯丁校区的实验室中研究了两栖动物衍生材料的治疗潜力。她经常在野外探险期间发现 Túngara 泡沫巢，但转而关注其他青蛙物种，它们从皮肤中渗出称为肽的短蛋白质，以抵御捕食者和致病微生物。 Mechkarska 正在探索这些肽是否可以用作人类患者抗生素的替代品，或者是否可以将其纳入药物以帮助产生更平衡的免疫反应，确保免疫系统消除感染而不会过度反应和攻击身体。她想知道 Túngara 泡沫是否能以类似的方式调节免疫系统，此外还可以用作富含抗生素的起泡伤口敷料。

她说，这项研究“是受大自然启发的研究的一个很好的例子。” 许多研究人员的目标是将他们的想法从实验室扩展到诊所——俗话说“从工作台到床边”。但 Mechkarska 认为青蛙泡沫可以跨越更远的距离：“从大自然到床边”，正如她所说。