编辑推荐：
为解决铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）生物膜感染及耐药难题，伊朗 Ferdowsi University of Mashhad 的研究人员研究了生物合成 AgNPs 的作用。结果显示其能抑制 QS、致病性和生物膜形成。这为抗菌治疗提供新方向，值得科研人员一读。
在医学领域，抗生素曾是对抗细菌感染的 “得力战将”，可随着时间推移，细菌们竟逐渐 “学会” 了抵抗，耐药问题愈发严重。世界卫生组织都将抗菌药物耐药性列为全球第三大健康威胁，甚至还发出警告，世界正迈向 “后抗生素时代”，传统抗生素在那时可能对细菌感染束手无策，人们一旦感染，病情或许会变得极为棘手，甚至危及生命。
在众多 “调皮捣蛋” 的细菌中，铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）尤其让人头疼。它是一种机会致病菌，专挑免疫力低下的人和住院患者 “下手”，引发长期且顽固的感染。而且，它还会构建起复杂的 “防御工事”—— 生物膜，躲在里面抵抗抗生素的攻击，使得治疗常常以失败告终。细菌之间还存在一种神奇的交流方式，叫群体感应（quorum sensing，QS），通过信号分子来调控诸如运动性、生物膜形成等致病因素的表达和产生。要是能干扰这个群体感应系统，或许就能降低细菌的致病力，这也为对抗细菌感染提供了新思路。
纳米技术的出现，为解决这些难题带来了新希望。纳米粒子（NPs）凭借独特的物理化学性质，在对抗耐药菌方面表现出巨大潜力，其中银纳米粒子（AgNPs）更是备受关注。它不仅抗菌谱广，还很难让细菌产生耐药性。而且，用植物提取物合成的绿色 AgNPs，既经济又环保，具有天然的涂层和生物相容性。
在这样的背景下，来自伊朗 Ferdowsi University of Mashhad 兽医学院病理生物学系的研究人员，在《Heliyon》期刊上发表了一篇名为 “Biosynthesized silver nanoparticles at subinhibitory concentrations as inhibitors of quorum sensing, pathogenicity, and biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa PAO1” 的论文。他们想探究绿色合成的 AgNPs 在亚抑制浓度下，对铜绿假单胞菌 PAO1 的群体感应系统、致病力和生物膜形成会产生怎样的影响。这一研究要是成功，或许能为治疗铜绿假单胞菌感染找到新方法，在抗菌治疗领域开辟出一条新道路。
为了开展这项研究，研究人员用到了几个关键技术方法：首先是用植物提取物合成 AgNPs，他们采用之前研究确定的方法，用药用植物绵毛香茶菜（Teucrium polium）的叶 / 花提取物来合成 AgNPs；接着用微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC），评估 AgNPs 的抗菌活性；还用结晶紫法测定生物膜形成能力；通过扫描电子显微镜（SEM）观察 AgNPs 对生物膜形成的抑制效果；用定量实时聚合酶链式反应（RT-qPCR）分析生物膜相关基因的表达水平 。
下面来看看他们都有哪些重要发现。
绿色合成 AgNPs 的特征
研究人员发现，用绵毛香茶菜提取物能成功合成 AgNPs。通过扫描特定波长范围，在 420nm 处有特征吸收峰，证实了纳米粒子的合成。而且，扫描电子显微镜、能量色散 X 射线光谱和 X 射线衍射分析也都进一步确认了这一结果。动态光散射、zeta 电位和透射电子显微镜分析显示，这些纳米粒子呈球形，粒径在 8 - 28nm 之间，在反应混合物中稳定性还挺高。
AgNPs 的抗菌和抗生物膜活性
研究人员测定了 AgNPs 对铜绿假单胞菌的 MIC 和 MBC，发现浓度为 100μg/mL 时，AgNPs 有显著的抗菌效果，而 MBC 是 200μg/mL，在这个浓度下，细菌都无法生长。在亚 MIC 浓度下，比如 50、25、12.5、6.25μg/mL，AgNPs 对浮游细胞的生长抑制作用并不明显。不过，在抑制生物膜形成方面，AgNPs 表现出色。在亚 MIC 浓度下，它能有效抑制铜绿假单胞菌的生物膜形成，1/2 × MIC（50μg/mL）和 1/4 × MIC（25μg/mL）浓度时，抑制率分别达到约 78% 和 54%。而且，对于已经形成的成熟生物膜，AgNPs 也能进行破坏，在 MIC（100μg/mL）时，成熟生物膜的根除率最高，达到 64.8%，1/2 × MIC 时为 50.9% 。
AgNPs 对铜绿假单胞菌运动性的影响
运动性对铜绿假单胞菌的感染扩散和发病起着重要作用。研究人员测试了亚 MIC 浓度的 AgNPs 对铜绿假单胞菌三种运动方式（蹭行、游动和群集运动）的影响。结果发现，没有 AgNPs 处理时，铜绿假单胞菌 PAO1 的群集、游动和蹭行区域直径分别为 12 ± 1.2mm、17 ± 1.3mm 和 10 ± 2.1mm ，而经过 AgNPs 处理后，这些区域直径明显减小，分别降到 6 ± 1.4mm、10 ± 1.3mm 和 5 ± 1.1mm，说明 AgNPs 处理后，铜绿假单胞菌的运动性显著降低。
扫描电子显微镜观察 AgNPs 对生物膜形成的影响
通过 SEM 分析，研究人员发现，没有经过 AgNPs 处理的细胞，会在聚氯乙烯膜上大量生长，还会分泌基质形成初级生物膜。而在处理组中，随着 AgNPs 浓度增加，细菌密度和对生物膜载体的粘附量都在减少。当 AgNPs 浓度为 50μg/mL 和 25μg/mL 时，几乎看不到生物膜基质，说明纳米粒子在亚 MIC 水平就能抑制生物膜形成。而且，有些细菌还因为纳米粒子的作用，尺寸变小，细胞膜也受到损伤。
AgNPs 对群体感应控制因子的抗毒力作用
群体感应控制着铜绿假单胞菌的多种致病因子，研究人员就检测了 AgNPs 对这些致病因子的影响。结果显示，在 1/2 × MIC - 1/4 × MIC 浓度范围内，绿脓菌素（一种能促进病原菌在感染部位生长的物质）的产量明显下降，相比对照组，减少了约 70% - 62%。同时，另外两种与群体感应相关的致病因子 ——LasA 蛋白酶和 LasB 弹性蛋白酶的产生也显著降低，抑制率分别在 85% - 72% 和 87% - 75% 之间，这充分证实了合成的 AgNPs 具有抗毒力活性。
生物膜基因表达
铜绿假单胞菌的生物膜基质由 Pel、Psl 和藻酸盐三种多糖组成，相关基因的表达对生物膜形成至关重要。研究人员用 RT-qPCR 检测了生物膜相关基因的表达水平，发现当暴露在亚 MIC 浓度的 AgNPs 中时，这些基因的表达显著下降。在 1/2 × MIC（50μg/mL）的 AgNPs 处理组中，algC、pslA 和 pelA 基因的转录水平分别比未处理组降低了约 77.5%、83% 和 68% ，1/4 × MIC（25μg/mL）时也有明显的抑制作用，这和之前生物膜形成抑制实验以及 SEM 分析的结果相吻合。
综合这些研究结果，研究人员发现，用绵毛香茶菜提取物合成的 AgNPs 对铜绿假单胞菌有显著的抗菌和抗毒力效果。在亚 MIC 浓度下，它能抑制铜绿假单胞菌生物膜的形成，最高抑制率可达 78%，还能破坏成熟的生物膜。同时，AgNPs 能抑制多种群体感应调控的功能，像绿脓菌素、LasB 弹性蛋白酶和 LasA 蛋白酶这些致病因子的产生都受到抑制，抑制率分别达到 70%、87% 和 85%。而且，细菌的三种运动性也明显降低，生物膜相关基因的表达也减少了。这表明 AgNPs 很有潜力成为替代传统抗生素的抗菌药物，或者和抗生素联合使用，提高治疗效果。不过，目前这些研究还只是在实验室阶段，后续还需要更多的体内研究，来评估 AgNPs 对传统抗生素耐药病原体感染的治疗效果。但无论如何，这项研究为解决抗菌耐药问题带来了新的希望，也为抗菌治疗的发展提供了重要的理论依据和研究方向。
