蛋白冠屏障效应削弱氧化石墨烯纳米片的光热抗菌活性及其机制研究

本研究发现牛血清白蛋白（BSA）冠层虽增强氧化石墨烯（GO）的光热升温效应，却显著削弱其针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抗菌光热治疗（PTT）效果，揭示了蛋白冠通过阻碍纳米材料与细菌直接接触而影响疗效的关键机制，为纳米光热剂的设计与应用提供了重要指导。

　　

Highlight

纳米光热剂介导的光热治疗（PTT）在细菌感染治疗中展现出巨大潜力。然而，蛋白冠对抗菌PTT效果的影响尚未明确。本研究以氧化石墨烯（GO）为模型二维纳米光热剂，发现牛血清白蛋白（BSA）冠层虽提升GO的光热升温性能，却使其对MRSA的杀菌效率从94.3%降至62.3%。扫描电镜结果表明，BSA冠层减弱了GO与MRSA细胞的相互作用，这可能是抗菌效果下降的原因。本研究首次揭示蛋白冠形成对二维纳米光热剂抗菌PTT的负面影响，为纳米抗菌制剂的设计提供了关键参考。

Materials

氧化石墨烯粉末购自江苏阿斯迈先进碳材料有限公司，BSA粉末购自上海阿拉丁控股集团，MRSA（ATCC43300）在含5% CO₂的37℃厌氧培养箱中采用LB培养基培养。BCA试剂盒、SDS-PAGE凝胶快速制备试剂盒及蛋白上样缓冲液均按标准流程使用。

Characterization of GO and BSA-GO

GO悬浮液呈典型棕褐色（图2A），流体力学尺寸约600 nm且浓度无关（图2B）。BSA冠层吸附后，BSA-GO尺寸显著增加，zeta电位轻微下降（图2C）。

Conclusion

纳米光热剂PTT在细菌感染治疗中前景广阔，但蛋白冠对其抗菌性能的影响亟待深入探究。本研究通过BSA模型蛋白揭示蛋白冠通过阻碍纳米材料与细菌直接接触而削弱GO的抗菌PTT效果，为未来纳米光热剂的优化设计提供了重要理论依据。