顆粒在線訊：由特殊病原體引起的新發(fā)感染病嚴(yán)重威脅全球公共衛(wèi)生安全，同樣令人擔(dān)憂的是耐藥性細(xì)菌的日益流行，這可能引發(fā)另一場危機(jī)?？股氐倪^度使用導(dǎo)致細(xì)菌對一種或多種抗生素產(chǎn)生耐藥性。亟待發(fā)展新的抗感染策略以對抗耐藥菌并避免產(chǎn)生新的耐藥。

　　光動力療法抗菌因其抗菌譜廣和不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。利用稀土上轉(zhuǎn)換納米晶將近紅外光轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獠⒓せ罟饷魟?，可以進(jìn)行深層組織的光動力抗菌。然而，上轉(zhuǎn)換光動力體系受上轉(zhuǎn)換量子產(chǎn)率低和感染組織缺氧等問題限制，抗菌效率不足。近期，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所中科院功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計與組裝/福建省納米材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳學(xué)元團(tuán)隊(duì)設(shè)計了一種智能響應(yīng)型生物-無機(jī)雜化納米材料，實(shí)現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換光動力體系與溶菌酶在結(jié)構(gòu)上的復(fù)合，發(fā)展了基于稀土上轉(zhuǎn)換納米平臺的光動力聯(lián)合溶菌酶抗菌療法，實(shí)現(xiàn)了深層組織高效抗耐藥菌感染。

　　研究團(tuán)隊(duì)將稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米晶（UCNP）依次包覆致密和超大介孔二氧化硅層，有效負(fù)載光敏劑和溶菌酶，并通過透明質(zhì)酸和聚賴氨酸的層層自組裝將細(xì)菌透明質(zhì)酸酶響應(yīng)閥修飾在材料表面，實(shí)現(xiàn)溶菌酶的智能釋放。體外抗菌實(shí)驗(yàn)表明，該生物-無機(jī)雜化納米材料（UCMB-LYZ-HP）對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）殺菌率超過5 log10，達(dá)到消毒級別的殺滅效果。小鼠傷口感染模型證實(shí)了材料對深層組織（5mm）的MRSA感染具有出色治療效果，且不產(chǎn)生毒副作用。進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)提出并驗(yàn)證了該材料通過酶解細(xì)胞壁促進(jìn)活性氧直接攻擊細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)的協(xié)同抗菌機(jī)制。

　　該項(xiàng)工作為對抗深層組織耐藥菌感染提供了新的策略，對促進(jìn)非抗生素抗菌劑發(fā)展和緩解耐藥危機(jī)方面具有意義。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed. 2021,60, 19201-19206）上。該研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中科院青促會專項(xiàng)、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)以及國家自然科學(xué)基金等支持。

圖1、基于智能上轉(zhuǎn)換納米平臺的溶菌酶-光動力協(xié)同抗深層組織耐藥菌感染示意圖

圖2、（A）生物-無機(jī)雜化納米材料UCMB-LYZ-HP的合成過程示意圖。納米晶合成、二氧化硅包覆并原位包埋光敏劑、超大介孔二氧化硅包覆、溶菌酶負(fù)載以及透明質(zhì)酸酶響應(yīng)閥修飾各步驟依次所得樣品（B）UCNP、（C）UCMB、（D）UCMB@DMS、（E）UCMB-LYZ和（F）UCMB-LYZ-HP的透射電鏡圖。（G）UCMB-LYZ-HP的掃描透射電鏡圖和相應(yīng)的元素分布。（H）UCMB@DMS的氮?dú)馕摳角€和孔徑分布圖。（H）UCMB@DMS、UCMB-LYZ和UCMB-LYZ-HP的ζ-電勢分布圖。

圖3、（A-E）體外抗耐藥菌MRSA實(shí)驗(yàn)：（A）UCMB-HP在不同近紅外光照射時間的殺菌效果（激光功率0.5 Wcm-2）；（B）UCMB-HP在不同給藥濃度的殺菌效果；（C）不同藥物處理的殺菌效果；（D）UCMB-LYZ-HP在不同給藥濃度的殺菌效果；（E）不同藥物處理的MRSA在LB瓊脂平板上的菌落照片。（F-H）不同藥物治療深層組織MRSA感染的效果比較：（F）小鼠在治療第0天、6天和16天的傷口圖；（G）小鼠傷口的愈合曲線；（H）小鼠在治療第20天的傷口面積。在不同藥物處理中，UCMB-HP為無光照及無溶菌酶條件，UCMB-HP + NIR為光動力殺菌，UCMB-LYZ-HP為溶菌酶殺菌，UCMB-LYZ-HP + NIR為溶菌酶-光動力協(xié)同殺菌。