第一作者：Yangzhouyun Xie,
通讯作者：Xinyu Jiang
通讯单位：南方科技大学
研究内容：
随着抗生素的长期广泛滥用，细菌可以变异为耐多药(multidrug-resistant, MDR)菌株，对现有的抗生素产生耐药性，从而逃避被杀死的危险。耐多药细菌引起的皮肤感染是难以治愈和慢性的，成为最重要的全球公共卫生问题之一。因此，开发新型抗菌材料迫在眉睫。非抗生素小分子修饰金纳米团簇(AuNCs)作为商业抗生素的替代品具有巨大的潜力。然而，它们狭窄的抗菌谱阻碍了它们广泛的临床应用。在此，我们报道了4,6-二氨基-2-嘧啶硫醇(DAPT)修饰的AuNCs (DAPT-AuNCs)可以对抗革兰氏阴性和革兰氏阳性菌株以及它们的耐多药菌株。通过在纳米纤维薄膜上修饰DAPT-AuNCs，我们开发了一种新型的用于愈合切口的抗生素薄膜，该薄膜对耐多药细菌感染的伤口具有良好的治疗效果。与窄谱抗菌膜相比，DAPT-AuNCs改性膜的广谱抗菌活性更适合于预防和治疗各种未知细菌引起的皮肤感染。抗菌膜具有良好的生物相容性，具有广阔的临床应用前景。
要点一：
耐药性是细菌在长期广泛滥用抗生素后的一种定向进化。细菌可能天生对一类抗生素具有耐药性，通过新的突变获得耐药性，或从其他生物体获得耐药性基因。获得性耐药基因可以使细菌产生破坏抗生素的酶，表达阻止药物到达细胞内靶点的外排系统，修改药物靶点，或产生绕过药物治疗的替代代谢途径。
要点二：
金纳米团簇(AuNCs)可以作为针对耐多药革兰氏阳性细菌的有效纳米抗生素10 . aunc可同时促进前氧化酶的上调，抑制还原酶，导致细胞内活性氧(ROS)的过度积累，从而引起细胞内代谢失衡AuNCs调节ROS的能力最终杀死细菌。然而，MDR革兰氏阴性菌引起的感染和死亡也是一个不容忽视的严重问题。
要点三：
耐多药细菌的出现对伤员构成了致命的威胁敷料通常用于伤口护理，但传统的选择(纱布和棉花)只是将伤口与外部环境隔离，不能有效地感染愈合。因此，创新的敷料，特别是那些具有实用抗菌活性的敷料是非常可取的。
本文示意图
示意图1：抗菌创面敷料制备示意图(a)将空白纳米纤维膜浸入DAPT-AuNCs溶液中制备DAPT-AuNCs包覆纳米纤维膜(Au-PP膜)，(b)通过DAPT-AuNCs与聚合物共静电纺丝制备DAPT-AuNCs包覆纳米纤维膜(Au@PP Film)
图1：DAPT-AuNCs的制备与表征。(a)合成DAPT-AuNCs的一步法。(b) DAPT-AuNCs的荧光光谱。(c) DAPT-AuNCs的TEM图像。(d) DAPT-AuNCs的Zeta电位，由动态光散射确定。
图2: DAPT-AuNCs的抗生素作用。通过(a)扫描电镜(SEM)和(b)透射电镜(TEM)观察10 μg/mL DAPT-AuNCs处理/不处理1 h后大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的形态变化。(c) DAPT-AuNCs (20 μg/mL)诱导细菌产生过量ROS，用ROS培养进行检测。用总ROS检测试剂盒检测(d)大肠杆菌和(e)金黄色葡萄球菌经DAPT-AuNCs处理1 h后的ROS水平。
图3：DAPT-AuNCs的生物相容性。(a)细胞在不同浓度DAPT-AuNCs培养液中的生长曲线。(b)不同浓度DAPT-AuNCs的溶血活性。
图4：DAPT-AuNCs改性纳米纤维薄膜的表征。(a)通过SEM和TEM观察PP纳米纤维薄膜和两种DAPT-AuNCs功能化纳米纤维薄膜的形貌。(b)使用万能拉伸试验机(Instron 3365，美国)测试纳米纤维薄膜[PP, Au_PP (96.75 μg/cm2, AuNCs)和Au@PP (43.5 μg/cm2, AuNCs)]的拉伸能力。用LB液浊度法(c,d)和细菌悬液OD600 nm法(e,f)分别评价了AuNCs功能化纳米纤维膜Au_PP (96.75 μg/cm2, AuNCs)和Au@PP (43.5 μg/cm2, AuNCs)对MDR大肠杆菌和MDR金黄色葡萄球菌的抗菌活性。
图5：使用DAPT-AuNCs修饰的纳米纤维薄膜作为敷料修复细菌感染的大鼠伤口。(a) PP、Au_PP (96.75 μg/cm2, AuNCs)和Au@PP (43.5 μg/cm2, AuNCs)处理MDR大肠杆菌感染创面的代表性照片和(b)局部细菌计数。(e) PP、Au_PP (96.75 μg/cm2, AuNCs)和Au@PP (43.5 μg/cm2, AuNCs)处理MDR金黄色葡萄球菌感染创面的代表性照片和(f)局部细菌计数。不同敷料处理后(c)耐多药大肠杆菌和(g)耐多药金黄色葡萄球菌感染创面组织的H&E染色。不同敷料处理后(d) MDR大肠杆菌感染(h) MDR金黄色葡萄球菌感染创面组织的Masson三色染色。
参考文献
Xie, Y.; Zhang, Q.; Zheng, W.; Jiang, X., Small Molecule-Capped Gold Nanoclusters for Curing Skin Infections. ACS Appl Mater Interfaces 2021, 13 (30), 35306-35314.
