新型納米複合材料可有效清除耐藥菌生物膜

關鍵詞:MoS

2,銀納米粒子,耐藥菌

細菌感染是全世界公共衛生的嚴重威脅。研究表明,約70%的細菌感染疾病是由生物膜引起的。在生物膜的形成過程中,細菌分泌大量的胞外聚合物物質,包括多糖、蛋白質和細胞外DNA,通過阻止抗生素的穿透和避免宿主免疫系統的粘性。與浮游細菌相比,生物膜內的細菌更難被抗生素根除,而用於治療細菌生物膜感染的專門藥物仍在開發中。此外,抗生素的濫用導致細菌的抗生素耐藥性迅速增加,這使得細菌感染的治療更具挑戰性。因此,為了有效治療細菌感染,仍需開發具有增強抗生物膜活性的新型藥物和方法。

近幾十年來,納米技術的迅速發展為細菌感染的治療提供了巨大的潛力。納米材料如金屬納米粒子、金屬氧化物納米粒子、碳納米材料及其複合材料因其體積小、比表面積高、獨特的化學和物理性質而被開發成為新型抗菌劑,其中銀納米粒子(AgNPs)是最受關注的一類抗菌劑。以其獨特的抗菌性能。AgNPs已廣泛應用於生物醫學、化妝品、紡織品等領域。由於AgNPs粒徑小、比表面積大,易形成聚集體,抗菌活性降低。此外,高濃度的銀對哺乳動物細胞具有潛在的毒性。因此,已經開發了新的方法來提高它們的抗菌活性。AgNPs已經與其他納米材料結合形成納米複合材料,包括碳納米管-AgNPs、石墨烯-AgNPs、聚合物-AgNPs等。然而,由於胞外聚合物基質的保護,這些納米制劑對生物膜中細菌的消除效果仍然有限。

光熱療法(PTT)是近年來發展起來的一種新的有前途的殺滅細菌的方法。PTT利用光熱劑吸收入射光子,將能量轉化為熱能,併產生局部熱療。與抗生素相比,PTT具有多種優點。首先,PTT是激光照射的局部治療,對全身影響較小。第二,PTT由於其獨特的抗菌機制,具有較低的誘發細菌耐藥性的可能性。然而,單獨使用PTT來徹底根除細菌通常需要較高的輻照功率密度,並帶來較高的局部溫度,這可能會損害附近的健康組織。為了進一步增強PTT的抗菌作用,減少其副作用,開發了基於PTT的多模式療法,如PDT-PTT、殺菌劑-PTT。儘管基於PTT的多模式療法已被證明對細菌消毒有效,但是目前的研究主要集中在浮游細菌的治療上,關於生物膜的治療報道仍然很少。因此,將PTT與其他治療手段相結合,開發新型的多模式治療細菌生物膜具有廣闊的應用前景。

迄今為止,許多納米材料已被用作光熱劑,包括金納米結構、硫化銅納米粒子、石墨烯衍生物、共軛聚合物納米粒子等。作為新型二維納米材料,MoS2納米片作為光熱劑具有若干優點。納米粒子在近紅外區的吸收、高的光熱轉換效率、良好的生物相容性和生物降解性、大的比表面積、以及易於製備,使它們成為優良的PTT平臺,構建用於治療細菌感染的多模態治療納米制劑。

近日,南京郵電大學的Lianhui Wang和Lixing Weng聯合研究團隊採用多巴胺(PDA)對MoS2納米片進行修飾,然後在其表面生長AgNPs,形成MoS2@PDA-Ag納米片作為多模態抗菌納米劑,用於治療金黃色葡萄球菌生物膜和金黃色葡萄球菌感染創面。體外試驗結果表明,MoS2@PDA-Ag納米片經近紅外激光照射後,能有效地清除金黃色葡萄球菌生物膜,99.99%的生物膜內細菌被殺滅,與單純MPA組相比,療效明顯提高。值得注意的是,MoS2@PDA-Ag納米片還成功地用於在近紅外激光照射下治療小鼠金黃色葡萄球菌感染的傷口。體內實驗表明,約99%的傷口細菌被殺死,感染傷口的癒合也得到促進。DOI:10.1039/x0xx00000x

新型納米複合材料可有效清除耐藥菌生物膜


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