来源: 药明康德

全球每年死于耐药超级菌的患者超过70万。细菌对抗生素的耐药性是对全球卫生的最大威胁之一,对感染的常规治疗正变得越来越困难。受到蝉翼与蜻蜓翅膀的启发,通过纳米尺度的拉伸、切片或撕裂来消灭细菌,科学家们成功开发了对抗超级菌的新方法。

蝉翼与蜻蜓翅膀,是天然的细菌杀手。受其启发,澳大利亚斯威本科技大学(Swinburne University of Technology)的Elena P。 Ivanova博士、英国南安普顿大学(University of Southampton)的Paul Stoodley 博士领导的团队,开发了一种新型抗菌表面。这种抗菌表面模拟昆虫翅膀上对细菌具有致命作用的不同纳米粒子。研究团队找到了通过物理方法,战胜多重耐药超级菌的新方法。这是在精细设计的抗菌表面方面迈出的重要一步,对于对抗致命超级细菌具有重大意义。

近日发表于Nature Reviews Microbiology杂志的文章中,研究者详细介绍了这些纳米表面如何通过拉伸、切割、撕拉等物理方法来破坏病菌。

论文通讯作者,斯威本科技大学杰出教授Elena P。 Ivanova博士认为,找到用化学方法之外的其它破坏细菌的方法至关重要。团队从大自然中寻找灵感时,发现昆虫已经进化出高效的抗菌系统。如果能够确切了解师从昆虫的纳米表面是如何杀死细菌的,就能更精确地设计出相关形状,提高对抗感染的有效性。

蝉翼与蜻蜓翅膀上,布满了微小的纳米柱,研究团队据此开发了第一个纳米形状,目的是模仿蝉翼与蜻蜓翅膀的杀菌效果。此后,研究团队还精确地设计了其它纳米形状,例如片状与线状,目的是对细菌细胞进行物理破坏。落在这些纳米结构上的细菌,会被拉扯、拉伸或撕开,使细菌外膜破裂,最终被杀死。论文作者对这些表面纳米形状使细菌外膜破裂的必要的机械力进行了分类。

细菌以不同方式附着于纳米表面上细菌以不同方式附着于纳米表面上

尽管研究团队合成的生物仿生纳米结构在抗菌性能上有很大差异,但对杀菌力不同的原因,目前尚不清楚。研究团队一直在努力研究出特定纳米形状的最佳形状和尺寸,以最大限度地提高杀伤力。在纳米尺度上研究昆虫翅膀时,会看到覆盖在这些翅膀表面的纳米柱的密度、高度和直径都有差异。因此,正确地获得纳米结构是灭菌的关键。尽管到目前为止,用具有成本效益的方式大量生产可以用于医疗或工业的纳米结构表面,仍然是一个挑战。但近年来纳米加工技术的进步,已经显示出开启生物医学抗菌纳米技术新时代的希望。研究团队的最终目标,是开发可用于植入物与医院的低成本、可伸缩的抗菌表面,为对抗致命超级细菌提供新的有效手段。