综述：用于对抗抗菌药物耐药性的纳米纤维材料和纳米颗粒：合成、整合与转化视角

《ACS Biomaterials Science & Engineering》：Nanofibrous Materials and Nanoparticles for Combating Antimicrobial Resistance: Synthesis, Integration, and Translational Perspectives

　　

抗菌药物耐药性（AMR）是一个主要的全球健康挑战，由生物膜形成、外排泵和基因突变等机制驱动。纳米颗粒和纤维材料已成为通过多模式抗菌作用和可控药物递送克服这些限制的有前景的策略。本综述强调了电纺纳米纤维系统（electrospun nanofibrous systems）的最新进展，包括天然和合成聚合物基支架、刺激响应性纳米纤维和功能化贴片。纳米颗粒负载的纳米纤维系统表现出增强的性能，包括细菌根除、持续药物释放和显著的生物膜破坏。具有抗菌、抗氧化和免疫调节特性的多功能系统进一步显示出协同作用。新兴创新，如压电和智能传感系统，实现了自供电抗菌活性和高检测精度的实时感染监测。本综述报道的纳米结构系统为对抗AMR提供了一种多功能且有效的策略。

1. 抗菌药物耐药性（AMR）不断升级的全球负担
AMR由内在和获得性耐药机制驱动，包括外膜屏障、水平基因转移（HGT）和突变，导致多药耐药（MDR）表型。生物膜形成是主要因素，使细菌耐药性提高10-1000倍，造成慢性感染治疗失败。MDR病原体如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和鲍曼不动杆菌增多，最终抗生素如碳青霉烯类耐药性出现。常规策略不足以应对，纳米技术（如纳米纤维和纳米颗粒）成为有前景的替代方案。

2. 纳米纤维平台
纳米纤维具有高表面积和可调结构，用于抗菌药物递送，但存在可重复性、细胞毒性和长期稳定性挑战。

2.1. 电纺丝技术
电纺丝利用高压电场形成纳米纤维，纤维直径和形态受工艺参数（电压、流速）和溶液性质（浓度、黏度）影响。先进技术如同轴、乳液和4D电纺实现核壳结构和刺激响应性。纤维取向影响细胞行为，但可扩展性不足。

2.2. 天然聚合物基纳米纤维系统
天然聚合物（多糖和蛋白质）具有生物相容性，但机械强度差，需改性或共混。

2.2.1. 多糖基纳米纤维
海藻酸盐/聚乙烯醇（PVA）体系实现70小时持续释放，纤维素醋酸酯/甘榜油（sambong oil）纤维具有适宜水蒸气透过率（MVTR）和细胞活力（92%），但批次间变异性影响可重复性。

2.2.2. 蛋白质基纳米纤维
明胶/石榴皮提取物纤维提高封装效率，丝素/胶原与钯-铂（Pd-Pt）纳米颗粒复合展示94.34%自由基清除活性和抗菌效果，但金属纳米颗粒的细胞毒性需关注。

2.2.3. 壳聚糖基复合系统
壳聚糖/凯菲兰（kefiran）纳米纤维（80:20比例）平均直径81 nm，Alamar Blue检测显示高细胞活力，但加工参数敏感。

2.3. 合成可生物降解聚合物基纳米纤维
聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚己内酯（PCL）和聚乳酸（PLA）具有可调控降解，但生物惰性。共混（如PLGA/丝素、PLGA/氧化锌（ZnO）/血管内皮生长因子（VEGF））改善亲水性和机械性能，表面自由能影响细胞和细菌粘附。

2.4. 刺激响应系统
酶响应（β-葡萄糖苷酸酶检测，检测限4.7 nM）、pH/酶双响应（pH 5.0释药56.22% vs pH 7.0 26.70%）、光响应（近红外触发硒/二硫化钼（Se/MoS₂）杀灭MRSA）、温度/pH响应（聚N-异丙基丙烯酰胺/聚己内酯（PNIPAM/PCL）体系）及多刺激响应（硼酸酯交联PVA）实现按需释放，但需优化触发阈值。

2.5. 增强抗菌负载的功能化策略
化学接枝（如纤维素醋酸酯/活性绿19/聚六亚甲基双胍（PHMB））实现373.46 mg/g染料负载和100%抗菌效率，60天活性保持，但需平衡强结合与释放能力。

3. 抗菌纳米颗粒
纳米颗粒（金属、金属氧化物、碳基）通过多模式机制抗菌，降低耐药性发展。

3.1. 常规合成方法
化学还原、溶胶-凝胶、水热和微波辅助合成，可控制粒径和形貌，但使用有毒试剂或能耗高。

3.2. 绿色合成方法
植物（芦荟介导银纳米颗粒，表面等离子共振峰400 nm）、微生物（细菌辅助氧化铜（CuO）纳米颗粒，粒径22-28 nm）和酶/生物聚合物辅助，提高生物相容性，但缺乏标准化。

3.3. 金属和金属氧化物纳米颗粒
银（Ag）纳米颗粒最小抑菌浓度（MIC）低至0.19-0.39 μg/mL，金（Au）纳米颗粒作为递送载体，氧化锌（ZnO）和二氧化钛（TiO2

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