利兹大学
“分子外壳”中的金纳米团簇
蓝色的配体是两性离子的，而红色的配体是带正电荷的
它们通过硫醇分子(黄色)与Au25簇(棕色)结合
学分:利兹大学 根据刚刚发表的研究，微小的金颗粒可能是对抗细菌抗生素耐药性的新武器
科学家们一直在研究使用金纳米团簇——每个由大约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
世界卫生组织去年的一份报告称，“抗生素耐药性正在世界各地上升到危险的高水平”，并呼吁加大对解决这一问题的投资
几年来，研究人员已经认识到经过特殊改造的金纳米粒子的抗菌特性，但他们一直在努力寻找一种方法，让纳米粒子到达细菌感染的部位，而不伤害健康的宿主哺乳动物细胞
现在，来自中国利兹大学、深圳南方科技大学和上海复旦大学的国际科学家团队的一项研究发现了一种将金纳米团簇封装在分子外壳中的方法，这种方法可以在不影响其抗菌性能的情况下降低金纳米团簇对健康组织的毒性
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获得性感染有关，并对标准抗生素治疗产生耐药性
这些基于实验室研究而非患者试验的发现已经发表在《化学科学》杂志上
自然力量 科学家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想法，金纳米团簇被包裹在一种叫做带正电荷的配体的分子中
像信鸽一样，它发现纳米团并将其输送到细菌细胞壁，在那里它们破坏细菌细胞膜
细胞膜的破裂增加了细菌细胞对标准抗生素治疗的渗透性，给无效或对耐药细菌的效力减弱的抗生素以新的生命
然而，问题是包裹在每个纳米团簇周围的正电荷分子对健康的宿主哺乳动物细胞也是有毒的
降低毒性 为了保护宿主细胞，科学家们在每个纳米团簇的外壳上添加了第二种配体
这些分子带有正电荷和负电荷，被称为两性离子基团，也存在于哺乳动物细胞膜的脂质中
这使得金纳米团簇与宿主哺乳动物细胞更相容，并且更容易通过肾脏排出体外
在实验室测试中，科学家们研究了金纳米团簇是否能有效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)的细菌菌株，这种细菌导致了一些医院获得性感染
他们测试了三种抗生素——每种代表一类抗生素——在有和没有金纳米团簇的情况下对抗MRSE
在抗生素与金纳米团簇结合使用的情况下，抗菌效果有所改善
使用一种抗生素，抑制MRSE生长所需的抗生素量减少了128倍
利兹大学纳米化学教授、该研究的负责人之一周德健说，“尽管在抗菌纳米材料方面进行了广泛的研究，但大多数研究只专注于提高抗菌效力，而没有考虑它们的生物相容性、稳定性和从体内排出的能力
这些是临床批准的基本要求
因此，许多有希望的抗菌纳米材料将不会发展成为用于医学的治疗剂
“通过系统地调整两种配体的比例，我们发现了一种使用金纳米簇的方法，不仅可以作为有效的抗微生物剂，还可以作为一种机制来增强因细菌耐药性而失效的抗生素的效力
“这项研究对于我们思考如何应对抗生素耐药性具有重要意义
" 周教授希望制药行业能够采纳这项研究成果
他认为，将金纳米簇与现有抗生素结合起来，将是开发一系列新抗生素以应对细菌抗生素耐药性的更快、更便宜的替代方案
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