抗生素的不規(guī)范使用導(dǎo)致耐藥菌株的涌現(xiàn)。因此，研發(fā)非抗生素抗菌療法迫在眉睫。生物活性氣體，如氧氣（O2）、一氧化氮（NO）及一氧化碳（CO）等已被開(kāi)發(fā)用于抗菌治療。NO與CO能夠在一定濃度下直接殺菌，而O2則可通過(guò)形成單線(xiàn)態(tài)氧（1O2）實(shí)現(xiàn)殺菌。然而，氣體治療在時(shí)空上的不可控性嚴(yán)重制約了其殺菌效果，同時(shí)對(duì)正常細(xì)胞造成損傷。
“按需”殺菌策略成為解決上述問(wèn)題的有效途徑。現(xiàn)有的“按需”抗菌策略主要基于細(xì)菌感染微環(huán)境的氧化還原狀態(tài)、pH、溫度、酶等進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而，這些細(xì)菌感染微環(huán)境的特殊狀態(tài)不能很好的關(guān)聯(lián)細(xì)菌感染的程度，不能用于精確調(diào)控氣體釋放及后續(xù)抗菌效果。細(xì)菌分泌的細(xì)菌穿孔毒素（Pore-forming toxins, PFTs）在細(xì)菌感染的進(jìn)程中扮演重要角色，是細(xì)菌入侵宿主的主要“武器”之一，且PFTs濃度與細(xì)菌感染進(jìn)程呈較好的正相關(guān)。因此，利用細(xì)菌分泌的PFTs調(diào)控氣體釋放從而調(diào)控光治療效果成為新的智能抗菌策略。
基于此，溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院陳一杰研究員、謝聰穎教授聯(lián)合溫州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院趙應(yīng)征教授、陳夢(mèng)純博士合作構(gòu)建了一種細(xì)菌PFTs毒素響應(yīng)型仿生納米氣泡（RBC(IR780)-PFC）。該納米氣泡由紅細(xì)胞膜包裹近紅外光敏劑IR780和氣體載體全氟化碳（PFC），并在使用前充入足量氧氣（RBC(IR780)-PFC(O2)）。結(jié)果顯示，該納米氣泡能夠吸附多種致病菌（包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌MRSA、李斯特菌LM、乙型溶血性鏈球菌GAS）分泌的PFTs。吸附PFTs能夠在納米氣泡表面打孔，促進(jìn)內(nèi)部O2和IR780釋放，并在近紅外NIR光照下產(chǎn)生活性氧族（ROS），發(fā)揮光動(dòng)力殺菌效果。這是一種獨(dú)特的“按需”殺菌策略，即在同一劑量納米氣泡作用下，感染越嚴(yán)重、毒素累積越多、釋放O2和IR780也越高，在NIR光照作用下產(chǎn)生的ROS也越多，抗菌效果也越好。有意思的是，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的載體也可溶解NO形成RBC(IR780)-PFC(NO)，同樣能利用PFTs調(diào)節(jié)NO的直接殺菌效果。本研究將細(xì)菌毒素中和與調(diào)控光動(dòng)力治療有機(jī)結(jié)合起來(lái)，將我們通常認(rèn)為細(xì)菌感染過(guò)程中的“有害事件”消除的同時(shí)將其轉(zhuǎn)化成抗菌效果的“有益事件”，具有良好的臨床抗菌治療前景。
圖1. 仿生納米泡用于按需光動(dòng)力治療細(xì)菌感染
圖2. RBC(IR780)-PFC的制備與表征
圖3. 細(xì)菌毒素作用下RBC(IR780)-PFC(O2) 增強(qiáng)抗菌光動(dòng)力治療
圖4. PFTs 促進(jìn)NO從RBC(IR780)-PFC(NO)中釋放并增強(qiáng)殺菌效果
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202200698
