耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）作为一种多重耐药菌，对多种常用抗生素表现出显著抗性，使得临床治疗屡屡陷入困境。其中，生物被膜与持留菌构成的“顽固堡垒”是临床根除感染的核心挑战。一方面，生物被膜如同致密的“保护罩”包裹着细菌，它不仅能抵御抗生素的渗透，还帮助细菌逃避免疫系统的攻击，使得药物难以发挥作用。另一方面，持留菌作为MRSA群体中一种特殊的表型，其耐药性并非源于基因突变，而是处于代谢缓慢的休眠状态，这种休眠状态使其能在高浓度抗生素环境中存活下来。当药物浓度降低或环境适宜时，持留菌便会复苏并重新繁殖，造成感染的复发，进一步增加了治疗的难度。

钴基纳米酶因具有无耐药性、制备简单、良好的生物相容性和对细菌膜的高渗透性等优点，成为抗菌领域应用的理想候选，但其在微环境中的靶向性、选择性和响应性仍有待提高。基于此，广东医科大学海洋与热带医学学院提出了一种葡聚糖功能化的硒化钴纳米颗粒（Dex@CoSe NPs）(图1)，该体系不仅能有效的靶向生物被膜并发挥抗菌抗生物被膜的活性，还能促进MRSA感染伤口的愈合和缓解全身感染。该研究成果发表在《ACS NANO》上，题为“Biofilm-Responsive Nano-Antibiotics for Degradation of Extracellular Polymeric Substances Matrix and Reduction of Pathogenicity Against Drug-Resistant Bacterial Infections”。

图1. （A）Dex@CoSe NPs的化学合成。（B）抗生物被膜机制示意图。（C）Dex@CoSe NPs有效缓解MRSA引起的慢性伤口感染和全身感染。

如图2所示，作者通过TEM、EDS、XRD以及XPS证实了Dex@CoSe NPs的成功合成，随后，通过浊度实验对其抗菌活性进行了研究，结果表明Dex@CoSe NPs对MRSA抗菌活性较好，为了进一步验证这一结果，作者又进行了牛津杯实验以及稀释平板涂布实验，这两项实验的结果与浊度实验一样（图3），再次证实了Dex@CoSe NPs能有效抑制MRSA的生长。此外，作者还证明了Dex@CoSe NPs能够下调MRSA群体感应系统以及ABC转运体等途径相关基因，从而发挥抗菌抗生物被膜活性（图4）。

图2. Dex@CoSe NPs的表征。

图3. Dex@CoSe NPs体外抗菌活性。

图4. Dex@CoSe NPs的抗菌作用机制。

细菌生物被膜是导致细菌耐药性和反复感染的重要原因，作者又评估了Dex@CoSe NPs的抗生物被膜活性。结晶紫染色和生物被膜活死染色结果（图5B-G）证实了Dex@CoSe NPs能有效的抑制并破坏生物被膜，使生物被膜不再保留完整结构并导致生物被膜内的细菌大部分死亡。为了对Dex@CoSe NPs的抗生物被膜机制进行了研究，作者又进行了生物被膜的小麦胚芽凝集素（WGA）染色和刚果红染色，结果（图5H-O）显示，经过Dex@CoSe NPs处理的生物被膜荧光强度降低，说明Dex@CoSe NPs能够通过降解多糖同时减少细菌之间连接的淀粉样纤维的数量从而有效破坏和抑制MRSA生物被膜。

图5. Dex@CoSe NPs体外抗生物被膜活性。

为了评估Dex@CoSe NPs促进感染伤口愈合效果，作者构建了小鼠伤口感染模型（图6），通过伤口愈合面积计算、体温及体重的监测、组织切片染色等方法证实了Dex@CoSe NPs能促进血管生成，并下调促炎因子TNF-α的表达，从而有效促进MRSA感染的创面愈合。此外，作者还构建了小鼠全身感染模型（图7），评估Dex@CoSe NPs治疗MRSA全身感染的潜力。结果显示，Dex@CoSe NPs能有效降低肝、脾、肺、肾中的细菌负荷，且通过苏木精和伊红（H&E）染色实验证实了Dex@CoSe NPs治疗MRSA全身感染的安全性。

图6.Dex@CoSe NPs促进感染伤口愈合效果。

图7. Dex@CoSe NPs治疗全身感染疗效。

本文设计并构建了一种葡聚糖功能化的超小型硒化钴纳米体系（Dex@CoSe NPs）用于治疗MRSA引起的慢性伤口感染和全身感染。该体系不仅能够通过降解淀粉样纤维、多糖等胞外聚合物基质分散生物被膜，还可以介导活性氧（ROS）促使细菌细胞膜破裂杀死细菌。此外，Dex@CoSe NPs通过下调MRSA群体感应系统以及ABC转运体等途径相关基因降低其致病性。总之，该项研究为实现抗生物被膜相关感染的靶向纳米酶精准构筑提供新思路。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c09764

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