综述：抗菌纳米制剂：对抗细菌持留菌的新兴武器库

本综述系统探讨了细菌持留菌（Persisters）的形成机制及其导致的慢性感染与复发难题，重点介绍了纳米材料作为新兴抗菌策略的三大作用模式：直接杀灭持留菌、激活代谢后清除（"唤醒-杀灭"）以及抑制持留态形成。文章详细分析了基于金纳米颗粒（AuNPs）、聚多巴胺（PDA）微球、液态金属（LM）等纳米载体的抗菌机理，涉及活性氧（ROS）、热休克蛋白（HSPs）、氢 sulfide（H2S）清除等关键通路，并指出临床转化面临的生物安全性、耐药性演化及标准化生产等挑战。

　　

文献检索方法

通过Google Scholar系统检索"bacterial persister AND nano"及"persistent bacteria AND nano"关键词对获取相关文献。

近期针对持续性细菌感染的治疗策略

直接清除持留菌

持留菌的有效清除需破坏细菌基本结构（如膜、蛋白质、核酸）。新型抗生素（多粘菌素B、colistin、金霉素A）、抗菌肽及金属离子展现出对休眠菌群的强杀伤潜力，但其体内副作用限制了临床应用。纳米材料因易功能化、可控释放及低毒性等优势成为研究热点。例如咖啡因功能化金纳米颗粒（Caff-AuNPs）对浮游和生物膜内的革兰氏阳性/阴性菌持留菌均表现出显著杀菌活性，并能破坏成熟生物膜。ATP功能化金纳米簇（AuNC@ATP）通过增强膜通透性和破坏外膜蛋白折叠，在2.2 μM浓度下实现持留菌数量降低7个对数级，而对指数生长期细菌毒性极低（<1 log）。细胞穿膜肽（CPP）修饰的纳米簇（AuNC@CPP）通过破坏膜质子梯度诱导膜超极化，与氧氟沙星联用可有效清除铜绿假单胞菌PA01持留菌。针对慢性化脓性中耳炎和人工关节感染，研究者开发了ROS生成水凝胶微球（MPDA/FeOOH-GOx@CaP）。该体系在感染酸性微环境中释放葡萄糖氧化酶（GOx），催化葡萄糖产生H₂O₂，并通过FeOOH介导的类芬顿反应转化为膜损伤性羟基自由基，显著清除金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌持留菌。

激活休眠细菌后清除

代谢激活策略通过刺激电子传输链（ETC）复活休眠菌并增强其抗菌剂敏感性。阳离子聚合物PS⁺(triEG-alt-octyl)可"唤醒并杀灭"持留菌：先激活ETC蛋白重启代谢，再破坏细菌膜导致裂解死亡。为提升生物膜内递送效率，该聚合物负载于PDA纳米颗粒，光照射下实现光热触发释放，同时PDA增强生物膜胞外聚合物（EPS）渗透，显著清除持久性生物膜。另一研究构建了聚氨基酸纳米递送系统（FAlsBm@Rif），通过甘露糖（Man）和丝氨酸（Ser）的共价偶联及利福平（Rif）自组装封装，实现双靶向机制：甘露糖介导的巨噬细胞CD206受体靶向摄取，以及溶酶体内酸解释放Ser复活休眠菌，同时暴露苯硼酸基团靶向金黄色葡萄球菌。动物实验中该系统对细胞内细菌清除率达99.78%，较传统利福平治疗（63.41%）提升1.6倍。

抑制持留菌形成

持留菌形成受毒素-抗毒素（TA）系统、(p)ppGpp信号介导的应激反应、SOS修复系统及群体感应等多因素调控。近期研究表明硫化氢（H₂S）和热休克蛋白（HSPs）参与该过程：应激状态下细菌产生H₂S抑制ATP合成诱导休眠。为此开发的H₂S清除抗菌平台采用超声合成PDA包覆液态金属镓纳米颗粒（LM@PDA NPs），进一步功能化脲酶和银纳米颗粒（Ag NPs）得到多功能纳米复合材料（LPUA NPs）。PDA涂层确保材料稳定固定于导管表面，脲酶催化尿素水解生成氨中和H₂S，过量H₂S与液态镓反应生成Ga₂S₃抑制持留菌形成，同时增强Ga³⁺/Ag⁺抗菌活性。LM纳米颗粒的形变能力促进深部生物膜渗透。不良环境诱导的蛋白质错误折叠会导致蛋白聚集和代谢减缓，HSPs通过维持蛋白稳态抑制该过程。基于Ti₃C₂ MXene的光热和纳米刀效应可抑制致龋菌持留态形成：光照局部加热刺激HSP表达减少蛋白错误折叠，同时光热效应破坏细菌膜导致胞质泄漏，对浮游和生物膜内持留菌均展现出优于传统抗生素的清除效果。

结论与展望

本综述概述了清除持留菌的挑战及纳米抗菌剂的潜力，按作用机制分为直接杀灭、激活代谢及抑制形成三类。然而其临床应用仍面临合成方法多样性（物理法、化学法、生物法）、生物安全性、耐药性演化、生产批次差异及缺乏国际标准化监管框架等挑战。未来策略包括表面功能化（如PEGylation）降低毒性、光热/光催化与抗生素协同治疗、微流控精准合成、靶向持留菌特异性分子标记的智能纳米系统设计等。人工智能驱动的材料优化、器官芯片毒性筛选及个性化纳米治疗设计有望推动纳米医学革命。此外，持留菌研究仍存在两大挑战：缺乏标准化高通量检测方法，以及当前筛选方法的局限性。尽管抗生素处理是持留菌形成的主要诱因，但其代谢谱存在显著异质性，因此建立可重复的诱导方案和高灵敏度检测方法至关重要。