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背景
在過去的幾十年中，由於濫用抗生素，對抗生素產生抵抗力的細菌感染已成為公共衛生的最大挑戰之一，引起了極大的社會關註。在學術研究和臨床治療中，迫切需要開發更有效的抗菌材料和方案。
Ag奈米顆粒（Ag NPs）作為廣泛研究的廣譜抗菌劑，能夠釋放Ag+離子破壞細菌膜，干擾DNA/RNA復制，從而消滅細菌，並且不會產生抗性細菌。然而，由於很難將靶向部分固定在Ag NPs表面，因此該領域的報導很少；而且一旦將靶向抗微生物肽或聚陽離子固定在Ag NP上，其穩定性會受到損害，同時修飾的Ag NP可能存在潛在的細胞毒性。
亮點近期，合肥工業大學的查正寶教授、何濤教授成功合成了pH響應的Ag奈米粒子簇（AgNC），當AgNC暴露於細菌感染的酸性微環境中時，可以重新組裝成不均勻的Ag NPs並釋放大量的Ag+，極大提高了對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）和大腸桿菌（E.
coli）的抗菌活性。細胞實驗證明了AgNCs的細胞毒性可忽略不計，可以在體內應用，並且可以作為有效的傷口敷料加速MRSA感染的愈合。這種AgNC將為靶向抗菌應用提供新的材料和策略。
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AgNCs的制備過程
如圖1所示，研究人員使用含有原酸酯鏈段的功能聚合物作為穩定劑來合成AgNCs。在固定細菌時，原酸酯片段可在酸性微環境中水解；然後AgNCs裂解並釋放出大量單個Ag NPs，極大地促進細菌的即時殺滅；由於大多數穩定劑已被裂解，因此疏水性更大，並且可能進一步聚集在一起，形成圍繞細菌的不均勻的Ag NPs組裝體，從而更有效地參與可持續地抑制/殺死細菌。
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圖1. AgNCs的合成及在體內的創傷愈合機理
體外抗菌
研究人員將AgNC用於圖2所示的體外抗菌研究，AgNCs和PEG-Ag NPs與細菌懸浮液孵育後均表現出較強的抗菌活性，但是與PEG-Ag NPs相比，AgNCs孵育的E. coli和MRSA的活力要低得多。這表明當同時使用典型的革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌時，Ag NCs的抗菌性能明顯優於PEG-Ag NPs，具有出色的體外抗菌活性。
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圖2. AgNC對E. coli和MRSA的體外抗菌測試
感染的皮膚傷口愈合
研究人員進行了MRSA感染皮膚模型以評估AgNCs對傷口愈合的影響。如圖3所示，在大鼠的背部創建傷口並與MRSA孵育。結果顯示，AgNCs組的治療具有明顯促進傷口愈合和抗發炎能力，傷口閉合率在10天後達到98.5％，遠高於PBS組的69％和PEG-Ag NPs的78％。
並分別在第4、8和10天獲取傷口皮膚組織進行病理學檢查。在第4天，AgNCs組的炎性細胞很少，並可以清楚地觀察到上皮和膠原纖維的基本結構；第8天時，PBS和PEG-Ag NPs組中仍存在大量炎症細胞，而AgNCs組觀察到規則的上皮結構和更多的成纖維細胞；在第10天，AgNCs組形成完整的上皮組織和成熟的毛囊，傷口幾乎完全愈合。
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圖3. AgNC對感染傷口的愈合測試
體內生物相容性和毒性
最後，研究人員通過H＆E染色分析，以確定在大鼠注射AgNCs 14天後對體內器官是否有任何損害。結果如圖4所示，AgNCs組沒有觀察到明顯的組織缺陷，表明其體內生物相容性良好。
為了進一步研究長期的組織毒性，研究人員收集血液並應用於血清生化測試，從圖4B可以看出，實驗組和對照組之間的生化指標沒有明顯差異，表明AgNCs的長期生物毒性完全可忽略不計。
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圖4. 生物相容性和毒性測試
在本篇文章中，研究人員合成了具有pH響應性的Ag奈米粒子簇（AgNCs），當其暴露於細菌的酸性微環境條件下時，能夠重新組裝成不均勻的AgNPs復合體並釋放大量的Ag+，從而殺死細菌，並通過實驗證實了AgNCs具有優異的生物相容性及可忽略不計的細胞毒性。我們相信這項技術將在傷口敷料材料領域得到廣泛應用，並有望改善細菌感染在臨床中難以治療的現狀！
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原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000511
來源：高分子科學前沿
—奈米纖維素找北方世紀—
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