《Applied and Environmental Microbiology》：Research progress on nanomaterials in promoting phage function and application
噬菌体作为可特异性感染并裂解细菌的病毒，在应对日益严峻的抗生素耐药性挑战中展现出显著治疗潜力。然而，其临床应用面临多重局限，包括体内稳定性差、易被免疫系统快速清除、宿主范围狭窄、易诱导细菌耐药、对生物膜及胞内菌 efficacy 有限等，严重制约治疗效果。传统制剂策略难以突破上述瓶颈，探索提升噬菌体功能的新策略至关重要。近年来，纳米材料凭借其独特理化性质成为创新解决方案，为优化噬菌体治疗提供了新视角。本综述系统总结并评价了各类纳米材料在提升噬菌体稳定性、检测灵敏度、靶向递送效率及抗菌效能方面的最新研究进展，旨在为突破噬菌体治疗现有局限、开发更高效可靠的噬菌体-纳米材料联合抗菌策略提供理论参考与实践启示。
NANOMATERIALS PROMOTE PHAGE FUNCTION
在探讨纳米材料对噬菌体功能的促进作用前，需先明确复合材料的制备方法。目前主要策略包括：物理吸附，依赖静电作用、疏水效应或范德华力将噬菌体附着于预成型纳米材料表面，操作简便且可避免化学损伤，但结合可逆性易受pH及离子强度影响；其中直接混合时，纳米颗粒的zeta电位决定噬菌体结合模式：电位低于-35 mV时促进尾部结合，高于+35 mV时促进头部结合，中间电位则导致非特异性相互作用且不影响噬菌体性能。化学偶联，利用噬菌体衣壳表面官能团（如氨基、羧基）与活化纳米材料间的共价交联实现稳定定向附着，但若活性位点受影响可能降低噬菌体活性。包封，在颗粒形成过程中将噬菌体截留于聚合物或脂质基质（如 hydrogels、脂质体、PLGA纳米颗粒）内，可提供强酶解保护作用并实现缓释，但包封效率存在差异，且工艺可能使噬菌体暴露于有机溶剂或剪切应力下；相关策略还包括在裂解前对噬菌体感染细菌进行聚合物包被，可显著改善噬菌体 viability、口服生物利用度及生物膜穿透能力，但需精确控制聚合物组成与溶解动力学。原位合成，以噬菌体为生物模板在其表面直接生长纳米颗粒，可获得均匀纳米结构并保留噬菌体识别能力，但需严格控制合成条件（如还原剂、pH）以避免噬菌体失活；另一种生物模板策略利用真菌或细菌细胞壁引导纳米颗粒自组装形成分级多孔结构，后续可负载噬菌体以增强等离子体活性等 collective 性能，但沉积精细调控仍具挑战。制备方法的选择需基于应用目标（治疗递送、环境消毒或生物传感），平衡简便性、稳定性、可扩展性及噬菌体感染活性保留需求。
Stability
噬菌体在外部环境中的稳定性是其生物医学应用的核心要素，却易受温度、pH等环境因素影响。低温下噬菌体相对稳定，而高温会削弱蛋白分子间相互作用，导致衣壳蛋白结构变性，影响其结构与功能；研究显示20°C时噬菌体滴度下降，可能与尿素转化为氨导致病毒失活相关。pH亦显著影响稳定性：低pH（3.0–4.0）下噬菌体失活速度快于碱性环境（pH 11.0–12.0），蛋白变性导致感染性丧失；pH从6.19降至5.38时，金黄色葡萄球菌噬菌体滴度在4–6 h内下降2 log，中性pH（6–8）下则相对稳定。此外，噬菌体主要成分为蛋白与核酸，纯水中易发生直接氧化导致衣壳及尾结构降解，最终遗传物质丢失；高能环境下氧化效应更显著，极端环境中蛋白衣壳三维结构破坏亦会导致失活。
纳米材料可通过两种机制提升噬菌体稳定性：一是将噬菌体封装于纳米基质内以维持其结构完整性，二是形成保护屏障以屏蔽酶解作用，保障其体内活性。聚合物纳米材料可通过封装作用保护噬菌体免受酸、碱环境损伤，其固有特性可形成屏障，防止储存过程中的降解或失活。例如，泊洛沙姆407水凝胶可提升IME-AB2噬菌体的储存稳定性并实现缓释；胶原肽/海藻糖基粉末可改善冻干后噬菌体存活率；PVA-山梨醇薄膜可在干燥条件下提供稳定屏障并实现高效释放。树枝状大分子通过静电作用或化学键合稳定噬菌体，提升储存活性；其形成的稳定胶束可包裹噬菌体，提供降解保护屏障。聚合物纳米颗粒通过包装作用提升稳定性，海藻酸钠、海藻酸钠-壳聚糖、海藻酸钠-卡拉胶或海藻酸钠-乳清蛋白颗粒包裹的噬菌体暴露于模拟胃液时，除海藻酸钠-壳聚糖颗粒1 h后噬菌体无法检出外，其余策略均可在pH 2.5酸性介质中保护噬菌体至少2 h；其中海藻酸钠微球可在低pH环境（pH 2.5）下保护噬菌体存活，添加蜂蜜、酪蛋白及明胶的壳聚糖-海藻酸钠复合基质更可在超低pH（1.5）下提供优于纯海藻酸钠微球的保护效果。pH响应性水凝胶可实现控释与保护，在特定pH下释放噬菌体并抵御水解。
脂质体作为磷脂双分子层构成的纳米结构，因优异生物相容性与低免疫原性，尤其适用于体内应用。其可有效封装噬菌体，提供物理保护以增强稳定性并延长体内滞留时间。小鼠烧伤模型显示，5种脂质体包裹的克雷伯菌噬菌体体内滞留时间显著长于游离噬菌体；小鼠金黄色葡萄球菌糖尿病伤口模型中，两种被膜病毒脂质体封装后噬菌体滞留时间延长，伤口愈合时间缩短33%；鸡模型中，阳离子脂质颗粒包裹的粘病毒及足病毒可抵御酶解，3种沙门菌噬菌体在胃液中稳定性提升，动物体内驻留时间延长。
纳米颗粒作为药物递送载体可克服体内连续生物屏障。噬菌体-纳米颗粒偶联物在血流中的检出时间较游离噬菌体延长约24 h；负电荷金纳米颗粒可延长腺病毒储存时间，半衰期从约48 h提升至21天（室温下从7天延长至30天以上）；球形膜纳米颗粒可延长BCP1-BGL噬菌体在血液中的体内滞留时间，并改善预防与治疗模型中的抗菌性能；TiC MXene纳米片段通过提供物理保护，提升噬菌体在水生环境中的吸附能力与长期稳定性；银纳米颗粒（AgNPs）与T7噬菌体偶联后，在维持噬菌体稳定性的同时增强生物膜清除效能。疫苗制剂中，氧化铝纳米层可稳定λ噬菌体，确保其在不同温湿度条件下的储存活性。
不同稳定策略各有优劣：聚合物纳米材料（如水凝胶、海藻酸钠微球）对酸及酶解保护效果优异，但可能存在突释效应与载量限制；脂质体生物相容性佳且体内滞留时间长，但储存稳定性有待提升；金属纳米颗粒（如AgNPs、TiC MXene）可同时增强稳定性与抗菌活性，但长期生物安全性需谨慎评估。材料选择需基于具体应用场景，如口服递送优选聚合物包封，系统给药则适合脂质体制剂。
Sensitivity and detection capability
纳米材料在提升噬菌体检测灵敏度方面发挥关键作用，尤其适用于生物传感领域，可通过增强亲和力与选择性提升噬菌体对靶标细菌的结合能力，使其在低浓度下仍能有效识别与感染靶菌。纳米材料的多功能设计（如表面功能化）还可提升其对环境波动的响应性，保障复杂生物环境中噬菌体高效检测与治疗性能。
碳纳米材料（如石墨烯、碳纳米管）已整合入噬菌体生物传感平台。其高比表面积与导电性可提升传感器灵敏度并缩短响应时间，适用于病原菌快速检测。石墨烯纳米材料可增强电化学生物传感器对病原菌的检测灵敏度与响应速度；多层碳纳米管（MWCNT）作为噬菌体固定载体，对大肠杆菌O157:H7的检测限（LOD）可达3.0 CFU/mL。MXene纳米片可实现高密度噬菌体固定（71 μm2），增强电极导电性并提升对沙门菌的电化学信号检测；MXene-TiC纳米片可提升噬菌体吸附稳定性，48 h内维持90%以上活性。
金属氧化物纳米材料可提升荧光检测灵敏度。氧化锌纳米颗粒与噬菌体荧光信号协同增强，使检测灵敏度提升5倍；银（Ag）与氧化锌（ZnO）纳米颗粒暴露下的MS2噬菌体对大肠杆菌的捕获效率提升，检测时间缩短。金纳米颗粒因独特光学特性与信号转导增强能力被广泛应用，与噬菌体偶联形成“phanorod”结构后，可通过光热消融选择性靶向清除特定细菌细胞，实现局部加热以最小化周围组织损伤，在噬菌体治疗与检测中潜力显著。金纳米颗粒-多壁碳纳米管-三氧化钨纳米结构复合传感器平台，因高导电性与电催化活性促进噬菌体在传感器表面固定，对大肠杆菌O157:H7的LOD达3.0 CFU/mL；玻璃碳电极修饰金纳米颗粒后物理吸附病毒粒子，30 min内LOD可降至14 CFU/mL；工程化T7噬菌体构建的金-噬菌体复合物（10–15 nm，金核-噬菌体衣壳）可实现炭疽芽孢杆菌的 attomolar（aM）级可视化检测。
磁性纳米颗粒（MNPs）在提升噬菌体检测系统灵敏度方面潜力突出，可用于噬菌体固定以实现生物传感超低检测限。通过基因工程使噬菌体表达单体链霉亲和素，可实现其在生物素修饰磁性颗粒上的高效位点特异性固定，水样中检测限低于10 CFU，验证了磁性纳米颗粒的增强效能。
其他纳米材料亦展现独特优势：钒掺杂氧化锌纳米棒与M13噬菌体结合，对细菌核酸片段的光电流信号强度提升12倍，LOD达3.4 zM；银纳米颗粒与MS2噬菌体结合使细菌捕获率提升30%，检测时间缩短至传统方法的1/3；金银双金属纳米等离子体岛通过监测吸收峰位移实现噬菌体-细菌相互作用的高灵敏检测；量子点作为荧光纳米探针，与STP55噬菌体结合可实现沙门菌快速高效检测；噬菌体固定化纳米结构表面可优化噬菌体取向，增强细菌捕获效率，磷酸盐缓冲液中LOD达1 CFU/mL。不同检测平台各有特点：电化学传感器（如MXene基、石墨烯基）通常在30–60 min内实现1–100 CFU/mL检测限；荧光法（如量子点、氧化锌纳米颗粒）灵敏度更高（低至单细胞CFU/mL甚至核酸靶标zM级），但需标记且可能存在光漂白；光电流系统（如钒掺杂氧化锌纳米棒）灵敏度极高（3.4 zM），但依赖精密仪器。平台选择需平衡灵敏度、速度、成本与现场部署需求。
Delivery capability
部分细菌位于细胞内，抗生素或常规抗感染疗法难以穿透细胞膜，而噬菌体本身不具备穿透真核细胞的能力。基于纳米技术的药物递送系统为噬菌体治疗提供了解决方案。
脂质体因生物膜样特性，可跨越游离噬菌体无法穿透的屏障。脂质体纳米制剂的囊泡大小（优选50–500 nm）可通过表面活性剂、溶剂及脂质优化，促进噬菌体向深层组织递送；表面电荷是影响其与生物膜相互作用的关键因素，正电荷脂质体的角膜穿透能力优于中性及负电荷脂质体。阳离子脂质体通过静电作用与黏蛋白结合，实现控释；例如，负载噬菌体的脂质体可增强细胞胞吞作用，特异性靶向胞内肺炎克雷伯菌，游离噬菌体仅能杀灭约20%胞内菌，而阳离子脂质体负载的KPO1K2噬菌体杀菌效率提升至94.6%。
聚合物纳米颗粒（PNPs）中，PLGA兼具生物相容性与生物可降解性，已获FDA批准用于多种药物递送系统。8 μm PLGA微球负载噬菌体混合物可治疗铜绿假单胞菌肺部感染，体外实验证实其可有效清除生物膜内铜绿假单胞菌，小鼠体内气溶胶给药后肺部可回收到高滴度噬菌体，且噬菌体保留宿主存在下的自我扩增能力，而游离噬菌体对细菌负荷无显著影响；PLGA还可实现fdOVA噬菌体的控释以增强递送。PNPs亦广泛用于眼部感染治疗，分为噬菌体均匀分散于聚合物基质的纳米球与噬菌体局限于聚合物膜腔室的纳米胶囊，可提供良好生物相容性、提升生物利用度、降低副作用并实现靶向组织递送；壳聚糖包被海藻酸盐（CS-ALG）纳米颗粒用于眼部递送时，可增强药物在眼上皮细胞的滞留。壳聚糖纳米颗粒（CS-NPs）可显著保护ΦKAZ14噬菌体免受酶解，凝胶电泳显示包封噬菌体完整，而裸露噬菌体完全降解，有望用于家禽大肠杆菌感染的口服治疗。
工程化纳米纤维可增强噬菌体递送能力。例如，大肠杆菌产生的卷曲纤维可捕获并浓缩MS2噬菌体，NbMS2功能化卷曲纤维在两种MS2浓度（1.6×106与1.6×103 PFU/mL）下的RNA回收率分别达110%与119%，验证了纳米纤维的浓缩效能。
纳米抗体与噬菌体基因融合可提升基因递送效率。将血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）特异性纳米抗体融合至M13噬菌体衣壳基因III，30%的细胞可检测到绿色荧光，1%转导重组噬菌体的细胞可表达GFP，证明工程化M13噬菌体可特异性靶向哺乳动物细胞实现基因递送；表面修饰肽的M13噬菌体可改善细胞特异性基因递送，树突状细胞靶向噬菌体可增强树突状细胞靶向性。
功能化磁性纳米颗粒可通过磁导向实现噬菌体定位与释放，通常具有高载量与特定条件下高效释放特性。生物表面活性剂功能化的Fe3O4纳米颗粒可实现更高噬菌体载量以支持磁靶向；铁基纳米材料可实现磁辅助靶向递送。
此外，水凝胶可提供噬菌体治疗的持续局部递送；pH敏感聚合物可在酸性位点触发释放以增强靶向性；靶向肽修饰的纳米凝胶可增强基质靶向以实现共递送；光敏剂修饰纳米材料可提升感染灶的靶向穿透能力。纳米材料的靶向设计可实现噬菌体向感染部位的直接递送，或利用噬菌体对细菌表面抗原的固有特异性设计靶向纳米载体，最小化对周围健康细胞的损伤，提升治疗安全性并降低副作用发生率。
Antibacterial capability
不同纳米材料平台在增强噬菌体抗菌功能时各有优劣。聚合物纳米材料（壳聚糖、PLGA、海藻酸盐）生物相容性佳且释放可调，但载量有限；脂质体在保护噬菌体免受酶解及促进细胞摄取方面表现优异，但长期储存稳定性不足；金属纳米材料（Ag、Au、ZnO、Fe3O4）通过活性氧（ROS）生成与离子释放贡献固有抗菌活性，与噬菌体产生协同效应，但潜在细胞毒性需谨慎评估；磁性纳米颗粒可实现磁导向靶向，但尺寸可能限制其深层组织穿透。此外，金属纳米颗粒对宿主组织的潜在毒性、环境持久性，以及噬菌体-纳米材料联合策略缺乏标准化监管框架，均为关键的安全与转化缺口，需系统评估。
金属纳米材料（如银、金纳米颗粒）的抗菌机制主要包括：诱导细菌氧化应激，通过生成ROS破坏细菌细胞膜与内膜；释放金属离子与细菌生物分子相互作用，导致细菌功能异常；增强噬菌体与细菌的相互作用，其高比表面积与独特理化性质可提升噬菌体对细菌细胞膜的结合能力，进而提高噬菌体感染率与复制效率，改善整体抗菌效能。
噬菌体固有抗菌特性可被纳米材料进一步增强。例如，银纳米颗粒修饰的T7噬菌体对细菌生物膜的清除效能优于单独使用噬菌体或AgNPs；AgNPs通过直接杀菌与增强噬菌体感染能力的双重机制发挥作用。针对沙门菌的ZCSE2噬菌体与AgNPs联合后，对107 CFU/mL沙门菌的最低抑菌浓度（MIC）与最低杀菌浓度（MBC）为23 μg/mL；亚致死浓度（0.4×MIC）AgNPs与噬菌体联用显示显著抑制效果，表明纳米颗粒可增强噬菌体抗菌特性与治疗性能，该协同策略已成为对抗多重耐药肠道沙门菌的新方法。
协同效应的定义需基于定量方法，如分级抑菌浓度（FIC）指数：FIC指数≤0.5为协同，0.5< />4为拮抗。其他模型包括Bliss独立模型或响应面分析。若联合效应仅超过各成分效应之和但未达上述标准，应视为相加而非协同。目前部分研究未应用正式协同 metrics，解读协同声称时需谨慎，未来研究建议报告标准联合指数。
多金属纳米材料（如WC、Ag、Cu）联合使用可产生协同抗菌效应，对金黄色葡萄球菌与铜绿假单胞菌的效果优于单一金属；不同金属靶向细菌不同组分与通路，可降低耐药发生风险。纳米金属与天然聚合物或植物提取物联合亦可增强抗菌活性，此类多金属平台与噬菌体联用有望实现更强抗菌效能，但相关整合策略仍待探索。
SiO2-Fe3O4-TiO2纳米颗粒存在时，噬菌体裂解效率在210 min与450 min时分别提升27%与45%，显著增强噬菌体感染性与整体抗菌效能；而zeta电位较低的SiO2与Fe3O4-SiO2纳米颗粒则未增强噬菌体活性。
外膜囊泡（OMVs）是革兰阴性菌天然分泌的纳米级蛋白脂质体，可转运多种 cargo 并影响噬菌体感染与细菌存活。霍乱弧菌致病菌株产生的OMVs可剂量与受体依赖性地中和毒性噬菌体，降低噬菌体捕食，提示OMVs可能作为诱饵结合噬菌体，阻止其感染细菌细胞；铜绿假单胞菌高囊泡突变株来源的OMVs可中和特定噬菌体，不仅作为物理屏障，还携带促进噬菌体结合的受体，导致流产感染，增强细菌群体存活。
纳米酶是具有酶样特性的纳米材料，可生成ROS。其表面结合ROS可选择性靶向细菌细胞，最小化对哺乳动物细胞的损伤，潜在增强噬菌体效能而不损害宿主组织；银钯双金属合金纳米笼（AgPd）可生成表面结合ROS，选择性杀灭细菌而非哺乳动物细胞，为纳米酶-噬菌体协同提供机制基础。纳米酶与噬菌体联合可能产生协同效应：噬菌体感染裂解细菌的能力与纳米酶诱导的氧化应激互补，尤其对常规抗生素难以清除的生物膜形成菌效果显著；纳米酶可破坏生物膜完整性，使细菌更易感噬菌体感染。
噬菌体模拟抗菌纳米颗粒（ANPs）结构模拟噬菌体，由二氧化硅为核、银包被金纳米球构成，模拟特定噬菌体头部的蛋白塔分布，可有效抑制包括金黄色葡萄球菌与铜绿假单胞菌在内的多种院内病原菌，抑制率21%–90%，且对人皮肤细胞无显著细胞毒性。纳米材料-噬菌体复合物（NMCs）zeta电位为-22.2 mV，可清除废水中98.3%的抗生素耐药微生物。
需关注温和噬菌体（可整合为前噬菌体）与纳米材料联用的风险：其可通过水平基因转移携带抗生素耐药基因或毒力因子；AgNPs-噬菌体复合物可促进大肠杆菌生物膜中噬菌体转导，直接证明纳米材料可加速耐药基因转移；溶原性转换可改变细菌表型（如增强生物膜形成或毒素产生），降低治疗净收益；纳米颗粒表面性质（如zeta电位）可能影响裂解-溶原决策，特定纳米颗粒优先结合噬菌体尾部或头部，可能改变结构完整性，在亚优化条件下使平衡向溶原倾斜。监管机构推荐治疗用噬菌体应选用严格裂解型且不含溶原相关基因，设计噬菌体-纳米材料疗法时需谨慎选择裂解噬菌体（或缺失整合酶基因的工程化噬菌体），未来研究需明确报告噬菌体是否为严格裂解型并评估前噬菌体含量。
ENHANCING THE APPLICATION OF PHAGES IN ANIMALS
当前纳米材料增强噬菌体功能与应用的研究仍处于发展阶段，动物模型已用于评估药代动力学结局（如循环时间、组织滞留）与治疗 efficacy（如细菌负荷降低、存活率、伤口愈合），为纳米载体的生物相容性与生物可降解性提供初步证据，但临床转化仍需更全面的安全性数据。不同研究在动物模型、感染部位、噬菌体类型、纳米材料特性及给药方案上的显著差异，使得直接交叉比较定量结局受限，报告数值应视为情境依赖性而非绝对基准。
小鼠体内研究显示，噬菌体-二氢卟吩e6（Ce6）-二氧化锰纳米复合材料（PCMs）联合近红外照射可显著加速金黄色葡萄球菌感染伤口愈合，病原体负荷降至可忽略水平（~2.5%），并减轻局部炎症；光动力治疗（PDT）框架下的PCM介导噬菌体发挥主要杀菌作用，适度光热治疗（PTT）效应促进真皮层层新胶原再生与重组，减少瘢痕形成，其协同靶向、清除细菌及生物膜效能显著优于各组分单独作用之和。
PLGA纳米颗粒与微球已获FDA批准用于静脉注射。10 μm PLGA微球可封装靶向金黄色葡萄球菌或铜绿假单胞菌的噬菌体；8 μm PLGA微球负载噬菌体混合物可治疗铜绿假单胞菌肺部感染，体外实验证实其有效清除铜绿假单胞菌，小鼠气溶胶给药后肺部回收到高滴度噬菌体，且保留自我扩增能力，而脂质体制剂需静脉或腹腔给药，PLGA微球则适合气溶胶递送，凸显载体选择需匹配给药途径与目标器官。
阳离子脂质体腹腔注射5种噬菌体鸡尾酒可对抗肺炎克雷伯菌，药代动力学显示脂质体负载噬菌体在脾、肝、血中可检出48 h，而游离噬菌体仅24 h；小鼠烧伤感染模型中，脂质体治疗组血中细菌计数远低于游离噬菌体组，体现了药代动力学优势（延长循环）与治疗结局（降低细菌负荷）的双重获益。阳离子脂质体（约200 nm）包裹噬菌体治疗小鼠MRSA伤口感染，伤口部位噬菌体滴度显著高于游离噬菌体组，且伤口愈合加速，表明递送改善转化为真实杀菌效能。
鸡模型中，含抗酸剂CaCO3的海藻酸盐微球包裹3种沙门菌噬菌体鸡尾酒，肠道驻留时间长于游离噬菌体；壳聚糖纳米颗粒作为MRSA噬菌体保护屏障，可助力控制肉鸡养殖场多重耐药MRSA。
动物实验证实纳米材料可增强噬菌体功能，其获益分为两类：药代动力学优势（延长循环、增强组织滞留、提升局部噬菌体浓度）与真实治疗结局（降低细菌负荷、加速伤口愈合、改善存活）。药代动力学改善常有助于提升 efficacy，但并非必然，直接测量细菌杀灭效果仍至关重要。未来需进一步阐明纳米材料与噬菌体的相互作用及其对人类健康的潜在影响，明确区分递送相关与杀菌相关结局。
SUMMARY AND FUTURE PERSPECTIVES
本综述系统探讨了纳米材料促进噬菌体功能及应用的研究进展。噬菌体作为高特异性抗菌工具，在治疗多重耐药菌感染中潜力显著，但受限于稳定性差、易被宿主免疫系统清除等瓶颈。纳米材料的整合为解决上述问题提供了新思路。
该新兴领域仍面临挑战：首要障碍是纳米颗粒化学复杂性及其与生物系统相互作用的认知不足，尤其是纳米颗粒与免疫细胞（如巨噬细胞）的相互作用尚未完全阐明，直接影响噬菌体-纳米材料复合物的体内清除。巨噬细胞吞噬作用具有表型依赖性：经典活化（M1）巨噬细胞的吞噬能力强于替代活化（M2）巨噬细胞。补体蛋白（如C1q、C3b）可独立于抗体直接结合并中和噬菌体，尤其影响肌尾噬菌体尾部收缩；特定表面化学性质的纳米材料可能加剧补体激活，导致调理作用与加速清除。纳米颗粒zeta电位影响噬菌体-纳米颗粒结合取向（尾结合vs头结合），进而改变裂解活性与免疫识别。长期免疫原性研究匮乏，患者体内可产生持续超1年的抗噬菌体抗体，纳米材料偶联可能掩蔽或暴露免疫原性表位。未来研究需系统评估补体激活标志物（如C3a、SC5b-9），量化不同极化状态巨噬细胞的摄取情况，并评估多给药周期下的抗体反应，以填补免疫学空白，为安全有效的纳米材料-噬菌体治疗制剂的合理设计与临床转化奠定基础。
另一核心挑战是对分子机制的理解深度不足，难以建立选择性结合噬菌体与细菌细胞的下一代纳米材料的理性设计原则。需进一步探索纳米材料表面化学性质（如电荷、亲水性、配体密度）对噬菌体活性、靶向特异性及体内命运的影响，结合计算模拟与高通量筛选加速材料优化。同时，需开发标准化表征 protocol，统一噬菌体滴度、纳米颗粒尺寸分布、结合效率、释放动力学及协同效应的评估方法，提升研究间的可比性。
转化研究方面，需平衡纳米材料的效能与安全性，尤其关注金属纳米颗粒的长期生物累积性与潜在生态毒性；优化递送系统以适配不同感染部位（如肺部气溶胶递送、伤口局部水凝胶缓释、胞内菌靶向脂质体）；针对温和噬菌体相关风险，需建立严格的噬菌体筛选与基因组工程标准，确保治疗用噬菌体的裂解特异性。此外，需推动监管框架的完善，明确噬菌体-纳米材料联合制剂的分类、安全性评价及临床试验规范，加速其从基础研究向临床应用的转化。总体而言，纳米材料与噬菌体技术的融合为对抗抗生素耐药性提供了极具前景的策略，系统解决现有挑战将推动该领域迈向更成熟的应用阶段。
