近红外/pH响应性精氨酸-ε-聚赖氨酸/黑磷纳米复合材料协同治疗细菌感染的研究

推荐：本研究针对耐药性细菌感染的治疗难题，开发了一种近红外(NIR)/pH双响应的BP@EPL-LA纳米平台，通过整合NO增强的光动力疗法(aPDT)与ε-聚赖氨酸(EPL)的抗菌作用，实现了对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)皮下脓肿的高效清除和组织修复，为抗感染治疗提供了非耐药性新策略。

　　

抗生素耐药性细菌感染已成为全球健康威胁，尤其是形成生物膜的慢性感染，传统治疗面临手术创伤大、系统性抗生素易诱发耐药等困境。光动力疗法(aPDT)虽能通过活性氧(ROS)杀菌，但存在作用距离短(<200 nm)、难以穿透生物膜等局限。与此同时，气体分子一氧化氮(NO)具有广谱抗菌和促组织修复特性，但其与ROS的协同机制尚不明确。

针对这些挑战，Qian Gao等人在《Materials Today Bio》发表研究，设计了一种表面电荷可切换的BP@EPL-LA纳米复合材料。该材料以黑磷(BP)纳米片为载体，负载L-精氨酸(LA)修饰的ε-聚赖氨酸(EPL)，通过pH响应性电荷反转实现精准靶向，并整合了NO增强的光动力治疗与多肽抗菌功能。

研究采用液相剥离法制备BP纳米片，通过静电吸附构建EPL-LA复合物；利用动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)表征材料特性；通过DPBF降解和ESR检测ROS生成；采用Griess法量化NO释放；建立MRSA感染小鼠模型评估体内疗效。

pH响应性电荷转换与稳定性

BP@EPL-LA在生理pH(7.4)呈电中性(-4.1 mV)，而在感染微环境(pH 5.5)转为强正电性(+23.5 mV)，促进细菌膜吸附。EPL修饰使BP纳米片在血清中稳定性提升3倍，48小时内保持90%分散性。

级联式活性分子释放

660 nm激光照射下，BP产生单线态氧(¹O₂)(量子产率0.91)，氧化LA释放NO(5.78 μM/15 min)。NO与ROS反应生成过氧亚硝酸盐(ONOO^-)，协同破坏细菌膜(ATP泄漏达75%)。

协同抗菌机制

体外实验显示，BP@EPL-LA+NIR对MRSA和铜绿假单胞菌(PA)的杀灭率分别达99.87%和96.52%，较单一光动力组(84.3%)显著提升。SEM显示细菌膜完全崩解，蛋白质泄漏量增加5.3倍。

生物膜穿透与清除

通过降解c-di-GMP，NO使生物膜基质渗透性提高2倍。CV染色显示BP@EPL-LA+NIR清除80%生物膜质量，活死染色证实其能杀灭90%深层嵌入菌。

体内治疗与安全性

在MRSA脓肿模型中，BP@EPL-LA+NIR组12天内完全愈合，细菌载量降低99.93%。组织学显示胶原沉积增加3倍，CD31⁺血管密度提升50%，且主要器官无毒性。

该研究创新性地将NO气体疗法、光动力疗法和多肽抗菌三者协同，突破了传统治疗的耐药性屏障。BP@EPL-LA的pH响应特性实现了感染部位精准给药，而ROS触发NO释放的策略为时空控制气体治疗提供了新范式。这种"杀菌-抗炎-再生"一体化设计，为耐药性软组织感染治疗提供了临床转化前景。