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北化徐福建/趙娜娜教授團隊 Nat. Commun.：靶向胞外聚合物基質(zhì)的Janus納米顆粒用于靈活清除耐藥細菌生物膜

2023-08-26 來源：高分子科技

關(guān)鍵詞：Janus納米顆粒胞外聚合物基質(zhì) 耐藥細菌生物膜近紅外光響應(yīng) 光熱殺傷

細菌感染對人類健康構(gòu)成嚴重威脅，超過80%的細菌感染與生物膜有關(guān)。迫切需要安全高效的抗菌材料來對抗耐藥細菌和生物膜相關(guān)感染。與浮游細菌相比，生物膜中的胞外聚合物基質(zhì)（EPS）可以防止抗菌材料的滲透。合理設(shè)計具有靶向、滲透能力的納米顆粒用于靈活清除耐藥細菌生物膜仍然具有挑戰(zhàn)性。

近期，北京化工大學徐福建/趙娜娜教授團隊設(shè)計了一種可以靶向EPS的Janus結(jié)構(gòu)納米顆粒，分別實現(xiàn)耐藥細菌生物膜的消散和近紅外光響應(yīng)的光熱殺傷（圖1）。采用溫和的方法合成了一端為硒化鉍納米片（BSe）的Janus葡聚糖-硒化鉍（Dex-BSe）納米顆粒。葡聚糖賦予了Dex-BSe納米顆粒靶向、滲透、消散生物膜的能力（圖2）。與葡聚糖納米顆粒相比，Janus Dex-BSe可實現(xiàn)增強的生物膜消散，通過RNA-Seq轉(zhuǎn)錄組學進一步闡明了Dex-BSe消散生物膜的機制（圖3）。在近紅外光照下，Janus結(jié)構(gòu)的自驅(qū)運動增強了Dex-BSe在生物膜中的滲透，結(jié)合葡聚糖對EPS的靶向和BSe優(yōu)異的光熱性質(zhì)，Dex-BSe可實現(xiàn)耐藥細菌生物膜的高效清除（圖4）。采用耐甲氧西林金黃色葡萄球菌感染的小鼠傷口模型（圖5）和膿腫模型（圖6）驗證了Janus Dex-BSe靈活用于消散或光熱殺傷生物膜的能力。開發(fā)的Janus納米平臺有望在不同抗菌場景中有效清除耐藥細菌生物膜。該工作以“Janus nanoparticles targeting extracellular polymeric substance achieve flexible elimination of drug-resistant biofilms”為題發(fā)表在《Nat. Commun.》上（Nat. Commun. 2023, 14, 5132）。北京化工大學材料科學與工程學院博士研究生柳智文和郭康麗為本文的共同第一作者。該研究得到國家自然科學基金的支持。