Iturin A-共轭银纳米颗粒作为抗耐药性抗菌剂：通过协同抑制大肠杆菌外膜囊泡生物合成与能量代谢保障食品安全

针对食品中大肠杆菌对银纳米颗粒(AgNPs)快速产生耐药性这一难题，研究人员开发了Iturin A功能化AgNPs(Iturin A-AgNPs)，通过转录组学分析发现其能同时抑制鞭毛组装蛋白(如FliC/D)、外膜囊泡(OMV)生物合成基因(如MlaA/C/E)和能量代谢通路(atpC/G/H)，使最低抑菌浓度(MIC)降低。该研究为设计多靶点抗耐药纳米抗菌剂提供了新范式。

　　

随着全球食品系统中耐多药大肠杆菌(E. coli)污染肉制品和乳制品的案例激增，传统食品安全措施正面临严峻挑战。虽然银纳米颗粒(AgNPs)被重新用作食品包装抗菌剂，但令人担忧的是，食品加工环境中的低剂量AgNPs暴露反而会筛选出耐药菌株。这种"抗菌剂-耐药性"的恶性循环，促使科学家寻找能阻断细菌进化通路的下一代纳米材料。

中国的研究团队创新性地将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)分泌的环状脂肽iturin A与AgNPs结合，构建出具有双重杀伤机制的纳米杂化材料。通过比较转录组学分析发现，商用PVP-AgNPs会激活大肠杆菌的三大耐药通路：鞭毛组装蛋白(FliC/D/F/G/I)过表达形成生物膜屏障、外膜囊泡(OMV)生物合成基因(MlaA/C/E)上调介导的解毒作用、以及能量代谢基因(atpC/G/H)抑制导致的"休眠模式"。而Iturin A-AgNPs能同步破坏这些通路：既瓦解细菌运动能力，又阻断囊泡解毒途径，还能重启被抑制的能量代谢。这种"三位一体"的干预策略，使得AgNPs含量仅为PVP-AgNPs五分之一的复合材料仍保持同等抗菌效力(2.5 μg/mL MIC)。

研究采用的关键技术包括：转录组学分析耐药相关基因表达谱、等离子体靶向分子探针(FM4-64)标记膜结构、能量代谢相关ATP酶活性检测等。实验材料中，iturin A源自中国典型培养物保藏中心(CCTCC)的Bacillus subtilis CCTCCM207209菌株，PVP-AgNPs购自上海先锋生物技术公司。

【材料与培养基】
研究使用20 nm PVP-AgNPs作为对照，iturin A-AgNPs粒径为21±7 nm。尽管后者银含量(145 μg/mg)显著低于前者(715 μg/mg)，但两者对大肠杆菌的MIC值相同。

【Iturin A-AgNPs特性与抗菌活性】
电镜显示该材料能破坏细菌结构导致胞内物质泄漏，EDS分析证实纳米颗粒内化。其独特机制在于诱导线粒体氧化应激，产生活性氧(ROS)破坏膜完整性。

【结论】
该研究证实生物功能化纳米杂化物可通过协调遗传与代谢干扰对抗耐药性。iturin A的脂质双层穿透能力与Ag⁺-配体交换动力学，为设计"抗进化"纳米抗菌剂提供了模板。国家自然科学基金(32172183, 32302254)支持了这项发表于《Food Bioscience》的研究。

未引用的文献包括Zhao等2017和2019年的工作，作者声明无利益冲突。这项突破性工作标志着纳米抗菌剂研发从单纯追求杀菌效率，转向针对细菌应激响应网络的精准干预策略。