【Chemical Science】“黄金”有助于减少抗生素耐药性？

科学家们一直在研究使用金纳米簇(每个金纳米簇由大约25个金原子组成)来靶向和破坏细菌细胞，使它们更容易受到标准抗生素治疗的影响。

世界卫生组织(World Health Organization)去年的一份报告称，“抗生素耐药性在世界各地正上升到高危险水平”，并呼吁加大投资，以解决这一问题。

几年来，研究人员已经确认了特殊的金纳米颗粒的抗菌特性，但他们一直在努力找到一种方法，使纳米颗粒到达细菌感染的部位，而不损害健康的宿主哺乳动物细胞。

现在，一个由来自利兹大学、深圳南方科技大学和上海复旦大学的国际科学家团队进行的一项研究表明，已经确定了一种将金纳米簇封装在分子包膜中的方法，使它们对健康组织的毒性降低，而不影响它们的抗菌性能。

实验室研究表明，这种方法在杀死一系列细菌方面具有“强大的效果”，其中一些细菌与医院感染有关，并且对标准的抗生素治疗具有耐药性。

这些研究结果是基于实验室调查而非患者试验，并发表在《Chemical Science》杂志上，题为“Controlling the pyridinium–zwitterionic ligand ratio on atomically precise gold nanoclusters allowing for eradicating Gram-positive drug-resistant bacteria and retaining biocompatibility”。

自然的力量

科学家们的解决方案利用了自然界的静电力。

细菌细胞壁的负电荷比哺乳动物的细胞更强。利用相反电荷相互吸引的概念，金纳米簇被包裹在一种被称为配体的分子中，这种配体带正电荷。像信鸽一样，它发现并将纳米簇送到细菌细胞壁，在那里它们破坏细菌细胞膜。

细胞膜的破坏增加了细菌细胞对标准抗生素治疗的渗透性，给那些对耐药细菌无效或效力减弱的抗生素带来了新的生命。

但问题是，包裹在纳米簇周围的正电荷分子对健康的哺乳动物宿主细胞也是有毒的。

减少毒素

为了保护宿主细胞，科学家们在每个纳米簇的包膜上添加了第二种配体。这些分子具有正电荷和负电荷，被称为两性离子团，在哺乳动物细胞膜的脂质中也发现了两性离子团。这使得金纳米簇与宿主哺乳动物细胞更相容，也使金纳米簇更容易通过肾脏并从体内排出。

在实验室测试中，科学家们研究了金纳米簇是否能有效地降低细菌细胞的防御能力，并使它们更容易受到抗生素治疗的影响。

他们使用了一种叫做耐甲氧西林表皮葡萄球菌(MRSE)的菌株，这种细菌会导致一些医院感染。

他们测试了三种抗生素(每一种都代表一种抗生素)对抗MRSE。

在那些抗生素与金纳米簇结合使用的情况下，有一个更好的抗菌效果。使用一类抗生素，抑制MRSE生长所需的抗生素用量减少了128倍。

研究的主管之一，利兹大学的纳米化学教授Dejian Zhou说：“尽管抗菌纳米材料有广泛的研究，但大多数的研究只集中在促进抗菌效力不考虑其生物相容性,稳定性和从身体排出的能力。这些是临床批准的基本要求。因此，许多有前途的抗菌纳米材料将不会发展成为用于医学的治疗药物。”

通过系统地调整两种配体的比例，我们已经确定了一种使用金纳米簇的方法，不仅作为有效的抗菌剂，而且作为一种机制，以增强抗生素的效力，因为细菌耐药性已经变得无效。

“这项研究对于我们应该思考如何应对抗菌素耐药性具有重要意义。”

Zhou教授希望这些研究成果能够被制药行业所采纳。他认为，将金纳米簇与现有抗生素相结合，将是一种更快、更便宜的替代方案，而不是开发一系列针对细菌抗生素耐药性的新抗生素。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://phys.org/news/2021-11-gold-antibiotic-resistance.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。