贵金属立功!银奈米粒子增强抗生素对抗耐药性细菌的功效

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据估计,全球每年有超过一百万人死于抗生素耐药性的感染。最近的一份报告估计,2019 年全球有 127 万例死亡直接归因于抗菌素耐药性 ( antibiotic-resistant infections, AMR )。除了对人类生命造成巨大损失外,也给造成全球经济负担。

少量的银奈米粒子与抗生素结合可以抑制耐药性细菌生长

而人类在好几世纪前就被发现了银 ( Ag ) 具有抗菌特性。在过去二十年中,基于银的奈米粒子作为潜在的抗菌剂引起科学家的注意。 银的抗菌功效因结构、大小和浓度而不同。然而,透过研究银奈米粒子 ( silver nanoparticles, AgNPs ) 抗菌活性和安全性,这个小到足以在细胞水平上运行的微小银球,为科学界采用贵金属对抗细菌指引了新方向。

佛罗里达大学的科学家发现,银奈米粒子和抗生素的组合,可有效对抗具抗生素耐药的细菌。研究人员希望将这一发现,转化为对某些类型的抗生素耐药性感染可行的治疗方法。在这项研究中,研究小组测试了市售的银奈米粒子是否能增强抗生素的效力,并使这些药物产生对抗具抗药性细菌的能力。

该研究的资深作者、微生物学和细胞科学系助理教授 Daniel Czyż 说:“我们发现银奈米粒子和一种叫做氨基糖苷类 ( aminoglycosides ) 的常见抗生素共同作用。当这种糖苷类与少量银奈米粒子结合使用时,降低了原本抑制细菌所需的抗生素量约 22 倍。此外,因氨基糖苷类药物可能会产生副作用,因此搭配使用银奈米粒子可以降低原本抗生素的剂量,进一步减少这些副作用。”研究团队所测试的最有效的 AgNP 配方对革兰氏阴性 ( gram-negative ) 临床耐药细菌分离株具有最低抑制浓度,具有新型耐药机制。而在大肠杆菌中进行的评估,发现具有杀菌作用,这与之前使用其他 AgNP 制剂的研究一致。

在过去的数十年里,过度使用抗生素导致了抗生素耐药细菌的出现和传统抗生素药物有效性的下降。该研究的第一作者,博士生 Autumn Dove 表示,以严重烧伤的患者为例,若他们身上感染了具耐药性的细菌,使用银奈米粒子和抗生素组合的敷料可清除感染,又能防止耐药细菌扩散到其他地方。

银奈米粒子除了降低抗生素剂量,也不会对细胞产生毒性

虽然抗生素主要针对细菌,但它们也会损害人类和动物细胞。 研究人员使用一种称为秀丽隐杆线虫 ( C. elegans ) 模型测量生理读数来评估细胞毒性证实,虽然发现活动受到影响,但不影响寿命,说明银奈米粒子也不会使抗生素对非细菌细胞的产生更大的毒性。再者,在其抗菌浓度下, AgNPs 对任何测试的哺乳动物细胞系均无细胞毒性,包括巨噬细胞、干细胞和上皮细胞。

基于该研究如此激励的发现,科学家们接下来计划寻求 FDA 的临床试验授权,并为使用银奈米粒子的抗菌产品申请专利。

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