金属纳米粒子用于细菌感染的诊断和治疗

多重耐药菌引发的细菌感染是威胁人类健康的一个极其严重的问题。现今,新型抗生素的研发速度远远落后于泛耐药性细菌出现的速度,这使得我们在不久的将来可能面对无药可用的境地,因此新型杀菌剂以及细菌感染的早期诊断工具的研发尤为重要。由于金属纳米粒子具备独特的光学、磁学、电化学性能,同时某些金属本身也具有杀菌功能,因此金属纳米粒子最近被广泛的研究用于细菌感染的诊断和治疗。

针对各种具有杀菌功能或者细菌检测功能的金属纳米粒子近期的研究进展,新加坡国立大学徐清华教授和新加坡生物工程与纳米技术研究院的杨义燕博士课题组做了归纳性总结,同时也简述了他们近期的研究成果。文章根据金属纳米粒子对细菌的不同检测机制分别讨论了光学方法(比色法、荧光、SERS和双光子)、磁学方法、电化学方法,对每一方法的检测机理、检测限和应用范围进行了详尽介绍。其中,徐清华教授和杨义燕博士发现金纳米粒子和金银复合纳米粒子在细菌表面聚集而产生增强的双光子荧光信号可被用于细菌的成像和检测。文章的另一部分对不同具有抗菌功能的金属纳米粒子进行了概括总结。文章根据金属纳米粒子的杀菌机理将其分为了三类:金属离子、ROS和光致增强杀菌,并对每一类的抗菌金属纳米粒子的物化性质、广谱抗菌性、生物相容性进行了归纳和比较。文章认为金属纳米粒子具备优异的抗菌功能,但在临床应用前还需进一步提高纳米粒子对细菌的特异性并降低其毒性。文章最后总结了金属纳米粒子作为细菌检测或杀菌制剂的优势和存在的问题,并提出了一些可能的解决手段和该领域未来可能的发展方向,其中同时具备抗菌功能和细菌检测功能的多功能金属纳米粒子(如金纳米粒子和金银复合纳米粒子)可能成为纳米医学的新兴发展方向。

相关综述论文发表在Advanced Healthcare Materials (DOI: 10.1002/adhm201701392)上。本文的作者依次为新加坡国立大学化学系的袁佩妍博士、新加坡生物工程与纳米技术研究院的丁鑫博士和杨义燕博士、以及新加坡国立大学化学系的徐清华教授。