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  2017年，世界衛(wèi)生組織確認銅綠假單胞菌為致命性1級病原體，是眼科感染中最常見的菌種。銅綠假單胞菌具有天然的耐藥性、高致死性并且易于形成穩(wěn)定的生物膜，銅綠假單胞菌的這些特性導致越來越多的臨床抗生素無效的多藥耐藥銅綠假單胞菌的出現(xiàn)。由銅綠假單胞菌形成的生物膜是細菌性角膜炎的主要致病原因，可能會導致角膜穿孔甚至失明。抗菌光動力療法(aPDT)是一種針對多藥耐藥細菌的有效殺菌方法。然而，廣譜aPDT不分青紅皂白地殺滅細菌，可能會導致微生物群失衡，并對正常細胞產(chǎn)生細胞毒性。因此，需要開發(fā)能夠特異性殺死特定病原菌而不引起微環(huán)境失衡或破壞正常宿主哺乳動物細胞的光動力抗菌材料。綜上所述，開發(fā)新型的針對銅綠假單胞菌生物膜中的銅綠假單胞菌特異性殺傷的抗菌光動力材料具有重要意義。

圖1. a.多藥耐藥銅綠假單胞菌靶向性光動力納米組裝材料的合成路線以及生物學應用。b. PαGal₅₀-b-PGRB_n多藥耐藥銅綠假單胞菌選擇性結(jié)合與殺傷。c. PαGal₅₀-b-PGRB_n殺菌機制研究。d. PαGal₅₀-b-PGRB_n殺菌機制示意圖。

  首先通過激光共聚焦觀察發(fā)現(xiàn)，負電性的PαGal₅₀-b-PGRB_n可以通過α-D半乳糖與銅綠假單胞菌的Lec A凝集素特異性結(jié)合進入細菌內(nèi)部。體外抗菌實驗證明，在光照的情況下PαGal₅₀-b-PGRB_n可以通過ROS機制特異性殺傷銅綠假單胞菌，而不對同為革蘭氏陰性菌的大腸桿菌殺傷。體內(nèi)外生物安全性實驗證明PαGal₅₀-b-PGRB_n傾向于跟銅綠假單胞菌結(jié)合而不跟正常細胞結(jié)合，因為表現(xiàn)出較好的生物相容性。同時，PαGal₅₀-b-PGRB_n在15分鐘內(nèi)可以實現(xiàn)對多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的快速滲透，在30分內(nèi)可以有效解散生物膜。在滲透和消散后，再結(jié)合光動力殺菌，可以有效實現(xiàn)對多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的清除。

  此外，作者在兔眼角膜耐藥菌感染模型上進一步驗證了材料的殺菌抗生物膜性能。實驗結(jié)果表明，所設計的光動力抗菌材料可以有效的殺死來自臨床的多藥耐藥銅綠假單胞菌，并降低感染部位炎癥因子的表達。這項研究展示了一種靈活的殺菌消散生物膜的靶向性光動力治療手段，在各種多藥耐藥銅綠假單胞菌感染中存在應用前景。

圖2. a. PαGal₅₀-b-PGRB_n對多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的滲透解散和殺傷。b. PαGal₅₀-b-PGRB_n對藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜感染的兔角膜炎動物模型。

  論文第一作者為北京化工大學材料科學與工程學院博士生朱藝文和北京協(xié)和醫(yī)院博士生吳世靖，論文通訊作者為北京化工大學材料科學與工程學院徐福建教授、俞丙然教授和北京協(xié)和醫(yī)院睢瑞芳教授。北京化工大學為論文第一完成單位，該研究得到國家自然科學基金的資助支持。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202111066