生物膜已導致大量頑固性臨床感染，嚴重威脅公眾健康。因此，開發原創性的抗菌策略來消除生物膜已迫在眉睫。在此，浙江大學計劍、金橋等人開發了一種表面電荷可切換的超分子納米載體，該載體在酸性生物膜表現出pH響應滲透性，可用於一氧化氮(NO)協同光動力清除耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)生物膜，同時在雷射照射下對健康組織的損害可以忽略不計。本研究中開發的策略可能為對抗生物被膜感染提供巨大的可能性。
本文要點
要點1. 此超分子納米載體構建過程如下：通過主客體相互作用將谷胱甘肽敏感的α-環糊精(α-CD)偶聯的一氧化氮(NO)前藥(α-CD-NO)和二氫卟吩e6(Ce6)前藥(α-CD-Ce6)整合到pH敏感型聚乙二醇嵌段多肽共聚物(PEG-(KLAKLAK)2-DA)中，從而得到超分子納米載體α-CD-Ce6-NO-DA。
要點2.超分子納米載體表面電荷在生理pH(7.4)下為負電荷，在酸性生物膜pH(5.5)條件下會完全逆轉為正電荷，從而能夠促進生物膜的有效滲透。納米載體一旦滲透到生物膜中，生物膜中過表達的谷胱甘肽(GSH)能引發NO的快速釋放，不僅能產生大量的NO用於殺滅細菌，而且還能降低生物膜中的GSH水平，提高光動力治療(PDT)的效率。另一方面，NO可以與活性氧 (ROS)反應生成活性氮 (RNS)，進一步提高PDT效率。
要點3. 由於表面電荷可切換的GSH敏感型NO納米載體能有效穿透生物膜，耗盡生物膜中的GSH，可以在較低的光敏劑劑量和雷射強度下顯著提高PDT效率，對健康組織的副作用可以忽略不計。
Dengfeng Hu, Yongyan Deng, Fan Jia, et al. Surface Charge Switchable Supramolecular Nanocarriers for Nitric Oxide Synergistic Photodynamic Eradication of Biofilms. ACS Nano, 2019.
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b05493
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