北化徐福建/赵娜娜教授团队 Nat. Commun.：靶向胞外聚合物基质的Janus纳米颗粒用于灵活清除耐药细菌生物膜

2023-08-26 来源：高分子科技

细菌感染对人类健康构成严重威胁，超过80%的细菌感染与生物膜有关。迫切需要安全高效的抗菌材料来对抗耐药细菌和生物膜相关感染。与浮游细菌相比，生物膜中的胞外聚合物基质（EPS）可以防止抗菌材料的渗透。合理设计具有靶向、渗透能力的纳米颗粒用于灵活清除耐药细菌生物膜仍然具有挑战性。

近期，北京化工大学徐福建/赵娜娜教授团队设计了一种可以靶向EPS的Janus结构纳米颗粒，分别实现耐药细菌生物膜的消散和近红外光响应的光热杀伤（图1）。采用温和的方法合成了一端为硒化铋纳米片（BSe）的Janus葡聚糖-硒化铋（Dex-BSe）纳米颗粒。葡聚糖赋予了Dex-BSe纳米颗粒靶向、渗透、消散生物膜的能力（图2）。与葡聚糖纳米颗粒相比，Janus Dex-BSe可实现增强的生物膜消散，通过RNA-Seq转录组学进一步阐明了Dex-BSe消散生物膜的机制（图3）。在近红外光照下，Janus结构的自驱运动增强了Dex-BSe在生物膜中的渗透，结合葡聚糖对EPS的靶向和BSe优异的光热性质，Dex-BSe可实现耐药细菌生物膜的高效清除（图4）。采用耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的小鼠伤口模型（图5）和脓肿模型（图6）验证了Janus Dex-BSe灵活用于消散或光热杀伤生物膜的能力。开发的Janus纳米平台有望在不同抗菌场景中有效清除耐药细菌生物膜。该工作以“Janus nanoparticles targeting extracellular polymeric substance achieve flexible elimination of drug-resistant biofilms”为题发表在《Nat. Commun.》上（Nat. Commun. 2023, 14, 5132）。北京化工大学材料科学与工程学院博士研究生柳智文和郭康丽为本文的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金的支持。