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  2017年，世界衛(wèi)生組織確認(rèn)銅綠假單胞菌為致命性1級(jí)病原體，是眼科感染中最常見(jiàn)的菌種。銅綠假單胞菌具有天然的耐藥性、高致死性并且易于形成穩(wěn)定的生物膜，銅綠假單胞菌的這些特性導(dǎo)致越來(lái)越多的臨床抗生素?zé)o效的多藥耐藥銅綠假單胞菌的出現(xiàn)。由銅綠假單胞菌形成的生物膜是細(xì)菌性角膜炎的主要致病原因，可能會(huì)導(dǎo)致角膜穿孔甚至失明。抗菌光動(dòng)力療法(aPDT)是一種針對(duì)多藥耐藥細(xì)菌的有效殺菌方法。然而，廣譜aPDT不分青紅皂白地殺滅細(xì)菌，可能會(huì)導(dǎo)致微生物群失衡，并對(duì)正常細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性。因此，需要開(kāi)發(fā)能夠特異性殺死特定病原菌而不引起微環(huán)境失衡或破壞正常宿主哺乳動(dòng)物細(xì)胞的光動(dòng)力抗菌材料。綜上所述，開(kāi)發(fā)新型的針對(duì)銅綠假單胞菌生物膜中的銅綠假單胞菌特異性殺傷的抗菌光動(dòng)力材料具有重要意義。

圖1. a.多藥耐藥銅綠假單胞菌靶向性光動(dòng)力納米組裝材料的合成路線以及生物學(xué)應(yīng)用。b. PαGal₅₀-b-PGRB_n多藥耐藥銅綠假單胞菌選擇性結(jié)合與殺傷。c. PαGal₅₀-b-PGRB_n殺菌機(jī)制研究。d. PαGal₅₀-b-PGRB_n殺菌機(jī)制示意圖。

  首先通過(guò)激光共聚焦觀察發(fā)現(xiàn)，負(fù)電性的PαGal₅₀-b-PGRB_n可以通過(guò)α-D半乳糖與銅綠假單胞菌的Lec A凝集素特異性結(jié)合進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部。體外抗菌實(shí)驗(yàn)證明，在光照的情況下PαGal₅₀-b-PGRB_n可以通過(guò)ROS機(jī)制特異性殺傷銅綠假單胞菌，而不對(duì)同為革蘭氏陰性菌的大腸桿菌殺傷。體內(nèi)外生物安全性實(shí)驗(yàn)證明PαGal₅₀-b-PGRB_n傾向于跟銅綠假單胞菌結(jié)合而不跟正常細(xì)胞結(jié)合，因?yàn)楸憩F(xiàn)出較好的生物相容性。同時(shí)，PαGal₅₀-b-PGRB_n在15分鐘內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的快速滲透，在30分內(nèi)可以有效解散生物膜。在滲透和消散后，再結(jié)合光動(dòng)力殺菌，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的清除。

  此外，作者在兔眼角膜耐藥菌感染模型上進(jìn)一步驗(yàn)證了材料的殺菌抗生物膜性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的光動(dòng)力抗菌材料可以有效的殺死來(lái)自臨床的多藥耐藥銅綠假單胞菌，并降低感染部位炎癥因子的表達(dá)。這項(xiàng)研究展示了一種靈活的殺菌消散生物膜的靶向性光動(dòng)力治療手段，在各種多藥耐藥銅綠假單胞菌感染中存在應(yīng)用前景。

圖2. a. PαGal₅₀-b-PGRB_n對(duì)多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的滲透解散和殺傷。b. PαGal₅₀-b-PGRB_n對(duì)藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜感染的兔角膜炎動(dòng)物模型。

  論文第一作者為北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生朱藝文和北京協(xié)和醫(yī)院博士生吳世靖，論文通訊作者為北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院徐福建教授、俞丙然教授和北京協(xié)和醫(yī)院睢瑞芳教授。北京化工大學(xué)為論文第一完成單位，該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助支持。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202111066