細菌耐藥性的出現和蔓延對全球公共衛生安全構成嚴重威脅。應對這一挑戰需要開發新的抗菌劑和抗菌療法。窄譜抗菌素/療法專門識别和去除靶向細菌，減少對宿主共生菌群的脫靶幹擾，并降低對細菌耐藥性的進化壓力。然而，由于區分細菌和益生菌的固有困難以及制藥公司對窄譜抗菌素缺乏投資熱情，窄譜抗菌劑/療法的發展一直非常緩慢。針對這一問題，中國科學技術大學副教授楊麗華提出，賦予現有的廣譜抗菌/療法識别靶向細菌的能力，進而将其轉化為窄譜抗菌/療法。
光動力療法使用光動力學來去除靶細胞，以響應光原位産生的活性氧物質（SNU）。不過，"程也是蕭鶴，打敗也是蕭鶴。一方面，由于ROS可以同時破壞多種細胞正常功能所必需的細胞物質，光動力療法可以去除耐藥細菌，同時可以延緩細菌獲得耐藥性。另一方面，由于ROS可以選擇性地從細胞通過的地方去除細胞，是以光動力療法通常是一種廣譜抗菌療法。
近日，楊麗華團隊首次發現，當帶負電荷的納米球表面與細菌混合時，納米球會選擇性地吸附到細菌表面，但不會吸附到芽孢杆菌表面，而這種基于細菌形态選擇的鑒定機理是由熵增大驅動的，适用于不同納米球的組成和表面化學。基于這種實體鑒定機制和ROS極其有限的活性半徑（小于200nm）（圖1），研究人員推測，如果納米球具有光動力學效應，它們可能能夠有效地去除光中的細菌而不會幹擾細菌（圖1）。這一假設已經通過使用不同的光動力納米球和各種細菌的抗菌實驗得到證明。該研究的結果發表在《實體雜志》雜志上，标題為"選擇性熵增益驅動吸附納米球上的内髒"，化學字母上具有窄譜活性。這項工作不僅首次揭示了細菌形态學在類似電荷納米球/細菌互相作用中的關鍵作用，而且還有望為細菌在細菌主導健康共生菌群的微環境中由過度繁殖引起的過敏性皮炎等疾病提供新的治療方法。
該研究由中國國家自然科學基金資助，并得到國家同步輻射實驗室的支援。楊麗華是該論文的作者，也是該論文的第一作者，碩士生楊斌軒。
圖1：光動力納米球（PNS）在光照下原位産生活性氧物質（ROS）。（中性和底部）用負電荷納米球選擇性吸附到（中等）球細菌表面，不吸附到（底部）細菌表面。如果這些納米球具有光動力效應，它們可以有效地去除光照中的細菌而不會幹擾細菌。
來源：中國科學技術大學