合肥工业大学《AFM》：细菌感染不用怕！Ag纳米粒子簇干掉它

亮点近期，合肥工业大学的查正宝教授、何涛教授成功合成了pH响应的Ag纳米粒子簇（AgNC），当AgNC暴露于细菌感染的酸性微环境中时，可以重新组装成不均匀的Ag NPs并释放大量的Ag+，极大提高了对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和大肠杆菌（E. coli）的抗菌活性。细胞实验证明了AgNCs的细胞毒性可忽略不计，可以在体内应用，并且可以作为有效的伤口敷料加速MRSA感染的愈合。这种AgNC将为靶向抗菌应用提供新的材料和策略。AgNCs的制备过程如图1所示，研究人员使用含有原酸酯链段的功能聚合物作为稳定剂来合成AgNCs。在固定细菌时，原酸酯片段可在酸性微环境中水解；然后AgNCs裂解并释放出大量单个Ag NPs，极大地促进细菌的即时杀灭；由于大多数稳定剂已被裂解，因此疏水性更大，并且可能进一步聚集在一起，形成围绕细菌的不均匀的Ag NPs组装体，从而更有效地参与可持续地抑制/杀死细菌。图1. AgNCs的合成及在体内的创伤愈合机理体外抗菌研究人员将AgNC用于图2所示的体外抗菌研究，AgNCs和PEG-Ag NPs与细菌悬浮液孵育后均表现出较强的抗菌活性，但是与PEG-Ag NPs相比，AgNCs孵育的E. coli和MRSA的活力要低得多。这表明当同时使用典型的革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌时，Ag NCs的抗菌性能明显优于PEG-Ag NPs，具有出色的体外抗菌活性。图2. AgNC对E. coli和MRSA的体外抗菌测试感染的皮肤伤口愈合研究人员进行了MRSA感染皮肤模型以评估AgNCs对伤口愈合的影响。如图3所示，在大鼠的背部创建伤口并与MRSA孵育。结果显示，AgNCs组的治疗具有明显促进伤口愈合和抗发炎能力，伤口闭合率在10天后达到98.5％，远高于PBS组的69％和PEG-Ag NPs的78％。并分别在第4、8和10天获取伤口皮肤组织进行病理学检查。在第4天，AgNCs组的炎性细胞很少，并可以清楚地观察到上皮和胶原纤维的基本结构；第8天时，PBS和PEG-Ag NPs组中仍存在大量炎症细胞，而AgNCs组观察到规则的上皮结构和更多的成纤维细胞；在第10天，AgNCs组形成完整的上皮组织和成熟的毛囊，伤口几乎完全愈合。图3. AgNC对感染伤口的愈合测试体内生物相容性和毒性最后，研究人员通过H＆E染色分析，以确定在大鼠注射AgNCs 14天后对体内器官是否有任何损害。

结果如图4所示，AgNCs组没有观察到明显的组织缺陷，表明其体内生物相容性良好。为了进一步研究长期的组织毒性，研究人员收集血液并应用于血清生化测试，从图4B可以看出，实验组和对照组之间的生化指标没有明显差异，表明AgNCs的长期生物毒性完全可忽略不计。图4. 生物相容性和毒性测试在本篇文章中，研究人员合成了具有pH响应性的Ag纳米粒子簇（AgNCs），当其暴露于细菌的酸性微环境条件下时，能够重新组装成不均匀的AgNPs复合体并释放大量的Ag+，从而杀死细菌，并通过实验证实了AgNCs具有优异的生物相容性及可忽略不计的细胞毒性。我们相信这项技术将在伤口敷料材料领域得到广泛应用，并有望改善细菌感染在临床中难以治疗的现状！