【引語(yǔ)】
2016年9月13日，內(nèi)牛ACS Nano網(wǎng)站在線發(fā)表了題為“Fully Zwitterionic Nanoparticle Antimicrobial Agents through Tuning of Core Size and Ligand Structure”的核尺文章。國(guó)家納米科學(xué)中心的寸及材料梁興杰研究員和麻省大學(xué)阿默斯特分校的V. M. Rotello教授是這篇文章的共同通訊作者。該篇文章報(bào)道了通過(guò)調(diào)制兩性金納米顆粒的配體尺寸和表面電荷取向可以實(shí)現(xiàn)高效的選擇性抗菌活性。
【成果簡(jiǎn)介】
致病菌是結(jié)構(gòu)菌劑公共衛(wèi)生的一大威脅，其抗生素耐藥性更是調(diào)控的兩挑戰(zhàn)者傳統(tǒng)抗菌劑的效力。納米顆粒被認(rèn)為是性納一種新興的抗菌劑：其高比表面積可以作為抗生素的有效載體；陽(yáng)離子顆粒通過(guò)細(xì)菌膜滲透和破壞也可以實(shí)現(xiàn)抗菌治療。然而，米顆帶正電荷的粒抗納米顆粒自身對(duì)正常細(xì)胞也往往具有毒性，導(dǎo)致治療的內(nèi)牛副作用明顯。因此，核尺人們嘗試在陽(yáng)離子納米顆粒中引入兩性配體，寸及材料以此在維持抗菌性能的配體同時(shí)能減少細(xì)胞毒性。更有研究表明，結(jié)構(gòu)菌劑除了表面配體功能化之外，調(diào)控的兩納米顆粒的結(jié)構(gòu)參數(shù)也對(duì)影響抗菌活性起到了重要的作用。
國(guó)家納米中心和麻省大學(xué)的研究人員近來(lái)合成了一系列基于兩性納米顆粒的抗菌劑。實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)調(diào)控納米顆粒內(nèi)核尺寸可以輕松控制納米顆粒的抗菌活性。當(dāng)內(nèi)核尺寸比6納米稍大時(shí)，金納米顆粒展現(xiàn)出有效的細(xì)菌細(xì)胞膜破壞能力。此外，對(duì)顆粒表面電荷的輕微改變就能夠?qū)е骂w粒抗菌活性的大幅變化。對(duì)納米顆粒的參量研究證明，尺寸和表面結(jié)構(gòu)是影響納米材料生物活性的重要因素。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1：兩性金納米顆粒的結(jié)構(gòu)表征
（A）用于金納米顆粒合成的兩性配體的化學(xué)結(jié)構(gòu)；
（B）兩性金納米顆粒的TEM圖像以及相應(yīng)的尺寸分布直方圖；
（C）兩性離子型Au-SN及Au-NS納米顆粒抵抗革蘭氏陰性細(xì)菌株（aeruginosa）和革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌株（(A. azurea）的最低抑菌濃度（MIC）。
圖2：細(xì)菌細(xì)胞膜TEM表征
（A）革蘭氏陰性細(xì)菌株（P. aeruginosa）和（B）革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌株（(A. azurea）分別用不同內(nèi)核尺寸的納米顆粒在MIC濃度處理3小時(shí)。其中的紅色箭頭表示細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)在納米顆粒處理前后的形貌變化。
圖3：細(xì)菌細(xì)胞膜完整性實(shí)驗(yàn)
革蘭氏陰性細(xì)菌株（P. aeruginosa）與MIC濃度的6nm兩性納米顆粒一起培養(yǎng)6小時(shí)，之后對(duì)細(xì)菌進(jìn)行碘化物染色實(shí)驗(yàn)并用共聚焦顯微鏡進(jìn)行觀察。
圖4：納米顆粒的溶血實(shí)驗(yàn)
不同濃度的10nm以下兩性金納米顆粒在37°C對(duì)人體血紅細(xì)胞進(jìn)行溶血實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)了混合物離心后上清液中的血紅蛋白水平。
圖5：細(xì)菌細(xì)胞膜與兩性納米顆粒的相互作用機(jī)制示意圖
【小結(jié)】
文章報(bào)道的這項(xiàng)工作闡明了納米顆粒內(nèi)核尺寸、表面電荷取向和兩性金納米顆粒的抗菌行為之間的協(xié)同作用。研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著內(nèi)核尺寸的增加以及電荷取向的變化，顆粒的抗菌活性會(huì)急劇地增加。從更廣闊的角度講，這項(xiàng)研究表明納米顆粒的結(jié)構(gòu)參量（如尺寸和表面功能化）會(huì)對(duì)材料和生物系統(tǒng)之間的作用有著深刻的影響。
文獻(xiàn)鏈接：Fully Zwitterionic Nanoparticle Antimicrobial Agents through Tuning of Core Size and Ligand Structure（ACS Nano, 2016, DOI:? 10.1021/ acsnano.6b04207）
本文由材料人編輯部納米組Shixiong Chern供稿，材料牛編輯整理。
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