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近红外响应型可调控纳米马达协同NO释放与铜死亡机制:抗真菌治疗新策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月21日 来源:Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 5.4
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针对真菌感染治疗中抗生素耐药性加剧的难题,山东研究人员开发了一种基于铜离子螯合聚多巴胺(PDA)的非对称金修饰纳米马达(CPBHA),通过近红外光(NIR)触发一氧化氮(NO)释放和铜死亡(cuproptosis)双重机制,在C. albicans感染模型中实现97%的创面愈合率,为抗真菌治疗提供了多模式协同治疗新范式。
真菌感染已成为全球公共卫生重大威胁,传统抗生素如多烯类和唑类药物面临日益严峻的耐药性问题。更棘手的是,真菌细胞与人类真核细胞相似性导致药物选择性差,常引发严重副作用。近年来,铜离子介导的铜死亡(cuproptosis)机制和气体治疗为抗真菌提供了新思路——铜离子能破坏真菌线粒体三羧酸循环(TCA),而一氧化氮(NO)可诱导脂质过氧化,但如何实现精准递送和协同增效仍是关键挑战。
山东科研团队在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》发表的研究中,创新性地将纳米马达技术与多重杀菌机制融合。他们设计了一种"智能纳米战车"CPBHA:以聚多巴胺(PDA)为底盘螯合铜离子,搭载NO前药BNN6,外覆透明质酸(HA)装甲,并采用非对称金纳米修饰赋予其光驱动力。这种设计巧妙整合了物理穿透、化学杀伤和生物调控三重优势,在动物实验中仅用9天就实现近乎完全的创面愈合。
研究采用的关键技术包括:非对称金修饰纳米马达构建技术、808 nm近红外光控NO释放系统、铜离子诱导脂质过氧化检测技术,以及C. albicans感染小鼠模型评价体系。通过动态光散射(DLS)和电子显微镜(TEM/SEM)证实了纳米颗粒的形态特征,并利用表面等离子共振效应增强光热转换效率。
【CPBHA特性】
电镜显示PDA呈规则球形(直径约200 nm),金修饰后形成明显不对称结构。DLS检测证实HA涂层使Zeta电位由正转负,增强生物相容性。光热实验表明,808 nm照射下CPBHA溶液温度5分钟内升至52°C,且金修饰使光热转换效率提升至41.3%。
【协同抗菌机制】
在NIR触发下,CPBHA产生三重杀伤:1) 光热效应直接破坏真菌膜结构;2) 温度升高促使BNN6释放NO,引发氧化应激;3) 铜离子穿透受损膜结构,消耗谷胱甘肽(GSH)并诱发脂质过氧化。特别值得注意的是,真菌分泌的透明质酸酶可"智能"降解HA涂层,实现感染部位靶向释药。
【动物实验验证】
C. albicans感染小鼠模型中,CPBHA+NIR组第9天创面愈合率达97%,显著优于单NO或单铜离子治疗组。组织学分析显示治疗组炎症因子水平下降70%,胶原沉积增加3倍,血管新生指标CD31表达提升2.5倍,证实其兼具杀菌和促愈双重功能。
该研究突破性地将纳米马达的主动递送能力与铜死亡、气体治疗相结合,开创了抗真菌治疗新模式。其重要意义在于:1) 首次实现NIR控释NO与铜离子时空协同;2) 揭示真菌线粒体TCA循环是铜死亡关键靶点;3) 为克服抗生素耐药性提供多机制协同解决方案。这种"智能纳米战车"设计策略可拓展至其他病原体治疗领域,具有重要临床转化价值。
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