由德克萨斯理工大学制作
梁实验室在TTUHSC开发的纳米抗生素是由共价接枝在二氧化硅纳米颗粒(黑色)上的聚合物刷(蓝色)组成的微小“多毛”球体
一旦它们落在细菌膜上(绿色和白色的头群；金色的碳氢化合物尾巴)，成束的聚合物刷子像匕首一样刺穿细菌膜
信用:TTUHSC 疾病控制和预防中心估计超过2
每年有800万美国人经历抗生素耐药性感染；超过35000人死于这些感染
为了解决这一重大的全球性公共卫生问题，由(亨利)梁博士领导的研究小组
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来自德克萨斯理工大学健康科学中心(TTUHSC)细胞生理学和分子生物物理学系的，最近研究了一系列新型纳米粒子是否可以杀死一些导致人类感染的病原体而不影响健康细胞
这项名为“杀死细菌同时保留哺乳动物细胞的亲水性纳米粒子揭示了纳米结构的抗生素作用”的研究于1月发表
11《自然通讯》
过去的研究表明，疏水性(分子排斥水的能力)和亲水性(分子吸引和溶解在水中的能力)会影响细胞；一种物质越疏水，它引起的反应就越不利
然而，梁说，疏水性的多少是可以接受的，并没有定量的标准
“基本上，当你增加疏水性时，你可以杀死细菌，”梁说
“但它也会杀死健康细胞，我们不希望这样
" 在他们的研究中，梁的团队使用了由梁的实验室开发的被称为纳米抗生素的新型亲水纳米粒子
从结构上讲，这些新型纳米抗生素类似于微小的毛状球体，每个球体都由许多亲水性聚合物刷接枝到不同大小的二氧化硅纳米颗粒上组成
梁的实验室生产的这些合成化合物旨在通过膜破裂杀死细菌，就像抗菌肽一样，但通过一种不同的膜重塑模式，破坏细菌膜，而不是哺乳动物细胞
抗菌肽是一类不同的两亲分子(部分亲水-部分疏水)，天然存在，是所有多细胞生物的第一道防线
抗菌肽作为抗生素的直接应用受到其稳定性和毒性的限制
还有其他研究表明，研究人员将两亲分子嫁接到纳米粒子上，它们也能杀死细菌
然而，梁说，使用两亲性分子的主要问题是，很难在它们的疏水性和亲水性之间取得正确的平衡，从而显著降低这些分子对我们自身细胞的毒性
梁指出:“在我们的例子中，我们消除了方程中的不确定性，因为我们从亲水聚合物开始。”
“疏水部分的细胞毒性不再是一个问题
那些亲水性聚合物本身，或者单独的二氧化硅纳米颗粒不会杀死细菌；它们必须被嫁接到纳米结构上才能杀死细菌
这是第一个重要的发现
" 梁的团队还发现，抗生素活性的程度受毛球大小的影响，根据梁的说法，这是这项研究的第二个重要发现
那些尺寸在50纳米及以下的比那些尺寸超过50纳米的要活跃得多
梁说，那些尺寸约为10纳米的似乎是最活跃的
(利用同步加速器小角X射线散射等方法，梁团队能够解释大小依赖抗生素活性的分子机制
) 这些发现非常重要，因为使用纳米抗生素杀死细菌可以避开所有已知的细菌耐药机制，除非细菌完全改造其制造细胞膜的途径，梁说这是不可能的
“细菌也几乎不可能对纳米抗生素产生新的耐药性，”梁强调
“此外，这一发现阐明了开发新抗生素的蓝图，这些抗生素在接触后会杀死细菌，但对人类仍然友好，因为它们是通过纳米工程使用无毒和环境友好的成分生产的
"
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