印度科学研究所普里蒂·班加尔 3D图像显示细菌(绿色)在生物膜基质内(红色)，经过纳米酶处理(右侧)和未经纳米酶处理(左侧)
纳米酶杀死细菌并抑制生物膜的形成 印度科学研究所的一个研究小组在对抗抗生素耐药性的斗争中取得了重大突破，他们合成了一种纳米材料，这种材料模拟了一种酶，可以分解一系列致病细菌的细胞膜
这项发表在《美国化学学会应用生物材料》杂志上的研究是由无机和物理化学系以及微生物和细胞生物学系的研究人员合作完成的
抗生素的发现彻底改变了医学领域
到了20世纪60年代，许多健康专家甚至认为与传染病的斗争已经到了最后阶段
然而，最近几十年出现了新的挑战——病原菌对抗生素耐药性的演变
抗生素通常通过干扰细菌的细胞活动而起作用
几代人以来，在很大程度上由于抗生素的误用和过度使用，一些细菌通过产生针对药物的酶而对抗生素产生了耐药性
包括细菌在内的所有生物的细胞膜都有两层含磷酸分子的脂质
“磷脂是细胞膜的一个重要组成部分，”卡普德普·卡尔马卡解释说，他是前博士
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他是麻省理工学院的学生，也是这篇论文的第一作者，与前哲学博士克里蒂卡·库尔比一起
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国际残奥委会的学生
因此，研究人员决定在纳米材料的帮助下锁定这些磷脂，纳米材料会破坏将膜双层结合在一起的键
这些纳米材料被称为纳米酶
根据作者的说法，由于纳米酶直接针对磷脂的化学完整性来破坏细胞膜，细菌不太可能对它们产生耐药性
共聚焦显微镜图像显示正常细菌细胞中的细菌DNA(品红色)和细胞膜(绿色)(左)
当用破坏细胞膜的纳米酶(右)处理时，脱氧核糖核酸从细菌细胞中渗出
信用:Kritika Khulbe和Kapudeep Karmakar 为了开发这种新的化合物，研究小组使用化学共沉淀法合成了一种基于氧化铈的纳米酶
下一步，他们在碱性溶液中进行氧化铈和聚丙烯酸钠之间的反应，用聚合物包覆纳米粒子
聚合物涂层允许纳米酶分散到任何表面或材料上，并增强其活性
然后在实验室中对纳米材料进行测试，测试几种潜在的致病菌，如伤寒沙门氏菌、福氏志贺氏菌、大肠杆菌、霍乱弧菌和肺炎克雷伯菌，它们分别引起伤寒、肠胃炎、痢疾、霍乱和肺炎
研究小组发现，纳米酶阻止了它们的生长，随后抑制了生物膜的形成——生物膜是一种密集的细菌群落
“大多数抗生素不能穿透生物膜
我们的纳米材料甚至能够穿透10天大、发育良好的生物膜，并且由于其体积小而在生物膜内部显示出抗菌活性，”Khulbe说
研究人员还在导尿管上测试了纳米酶
这些医疗器械容易在其表面形成致病生物膜，导致患者感染
在实验室环境中，研究小组发现，使用纳米酶治疗后，附着在导管表面的细菌显著减少
因为纳米酶不区分人类细胞和微生物细胞，研究人员有策略地只在导管的内表面涂上涂层来杀死微生物
为了在其他医疗设备中使用纳米材料，需要进行更多的研究来确保人体细胞和纳米酶之间没有接触
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