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浙江大学转化医学研究院周民课题组ACS Applied Materials & Interfaces报道:多重耐药菌感染及伤口愈合新对策:三角型银纳米粒联合光热治疗

编辑:admin 时间:2018年01月09日 访问次数:800

 

细菌耐药性目前已成为全球关注的焦点问题,多重耐药菌所致的感染问题已构成当前全球抗感染治疗的新挑战,是亟待解决的威胁人类健康和生命的主要难题。近日,浙江大学转换医学研究院周民课题组合成一种近红外激发三角型银纳米粒材料,并通过一系列体内和体外实验,发现其联合光热治疗可有效清除革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性的大肠杆菌,尤其针对MRSA和ESBL E. coli等多重耐药菌具有优越的抗菌疗效,并进一步深入探究其抗菌的可能机制。这一题为“Near-Infrared Laser-Excited Nanoparticles to Eradicate Multidrug-Resistant Bacteria and Promote Wound Healing”的研究论文发表在国际高水平学术期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上,影响因子为7.504,周民课题组2016级博士研究生乔越为论文第一作者,通讯作者为周民教授。研究工作得到了山东潍坊皮肤病研究所、浙江大学恶性肿瘤预警与干预教育部重点实验室、现代光学仪器国家重点实验室的大力支持,该研究也得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家青年千人计划、中国博士后科学基金等项目资助。
该研究前期采用常温下无晶种一步合成法合成三角型银纳米粒,并通过调整期形貌,使其具有近红外区域光热效应。由于银纳米粒用作抗菌治疗已有几十年历史,其主要用于治疗烧伤、伤口以及一系列感染性疾病的抗菌治疗,在生物医学领域中为一种极富前途的纳米材料。同时随着抗生素耐药性的增加,传统抗菌药物对于多重耐药菌的疗效并不令人满意,故亟需更为安全有效的治疗方案。因此,本研究首次利用三角银纳米粒的强近红外吸光热转换性质联合光热治疗用于抗菌治疗,研究表明利用以上联合治疗方案可在相对较低浓度的前提下达到有效抑菌的目的,并可提高单一银纳米粒的抗菌效果,在抗菌治疗应用领域获得潜在的关注。
该研究利用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌模型,以及进一步的多重耐药菌模型来评估联合方案的抗菌活性,其可能的抗菌机制通过荧光成像实验、扫描电镜以及透射电镜评估,活体伤口的愈合活性通过小鼠皮肤感染模型实验来检测,活体毒性研究则利用实验模型的血液分析、主要器官的组织学分析及其相关生化评估来进行。研究结果表明,三角银纳米粒是一种优越的抗菌材料,结合近红外激光光热治疗,其抗菌活性得到有效提升,研究人员因此得出结论,该种联合治疗作为一种抗菌系统可有效清除革兰氏阳性大肠杆菌和阴性金黄色葡萄球菌,该研究也首次指出其在多重耐药菌防治中的潜在应用价值,其可能的机理为三角银纳米粒在近红外光激发下,提高组织局部温度,促进银离子的释放和对细菌细胞壁/膜的破坏,从而导致细菌DNA的暴露,破坏其正常代谢。这些新发现为目前严峻的多重耐药菌防止手段提供了新的理论基础和实验依据。
另外,本研究中在体伤口愈合研究发现,三角银纳米粒结合光热治疗可有效清除细菌并消除炎症反应,促进伤口组织的愈合,进一步的ROS效应研究发现,三银纳米粒联合近红外激光的ROS效应最强,因而加快伤口愈合,并抑制组织感染加深。
综上所述,本研究提供了一种于抑制细菌感染的,简单有效安全的抗菌方案,尤其在多重耐药菌的治疗上具有潜在的临床研究价值和转化应用潜力,具有极高的临床转化可能性,为结果临床耐药菌感染问题提供了新的启发。