ACS Appl Bio Mater 封面 | 铜质过氧亚硫酸银超级金字塔作为通用且长效的抗菌剂能杀死耐药菌并促进伤口愈合

英文原题: Cupriferous Silver Peroxysulfite Superpyramids as a Universal and Long-Lasting Agent to Eradicate Multidrug-Resistant Bacteria and Promote Wound Healing

通讯作者: Min Zhou (周民), Eye Center, The Second Affiliated Hospital, School of Medicine, Zhejiang University; Shikuan Yang (杨士宽), Institute for Composites Science Innovation, School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University

作者:Wanlin Li (郦婉琳), Yanling Wang (王艳玲), Yuchen Qi, Danni Zhong, Tingting Xie, Ke Yao, Shikuan Yang, Min Zhou

细菌感染长期以来一直是对人类生命安全的威胁，尽管抗生素的出现大幅度减少了感染导致的死亡，但也引起了严重的问题。由于滥用抗生素，细菌耐药性在过去的几十年中迅速发展，新兴的多重耐药菌已经成为新的危机引起了人们的关注。因此，针对多重耐药菌，新型抗菌剂的开发迫在眉睫。近年来已有许多报道研究了非抗生素类抗菌剂，其中，无机抗菌剂已被证明是一种广泛适用的有效抗菌材料。与缓慢渗透干扰单一生物过程的抗生素不同，无机抗菌剂能够迅速破坏细菌质膜，具有快速且广谱的杀菌作用。银作为具有巨大潜力的无机抗菌剂之一已有部分商品化应用。银相关的抗菌研究目前主要集中在Ag⁺，而用于抗菌的高价态银离子（Ag²⁺, Ag³⁺）则鲜有报道。虽然高价态的银离子具有更强的抗菌活性，但因其不稳定性以及合成的不可控，应用被大大限制。因此，稳定释放高价态银离子的材料具有非凡的应用前景。同时，铜离子已被证明在许多伤口愈合过程中至关重要，能够促进血管生成从而加速伤口愈合。二者结合，在治愈耐药菌引起的伤口感染类疾病上具有出色的转化潜力。

综上所述，针对多重耐药菌引起的疾病，以及考虑到银基和铜基材料于抗细菌伤口感染方面的应用潜力，浙江大学医学院附属第二医院/转化医学院周民团队与浙江大学材料科学学院功能复合材料与结构研究所杨士宽团队联合开发铜质过氧亚硫酸银超级金字塔(Ag₇O₈HSO₄, AOHS)创可贴。该创可贴能够以电化学沉积方式可控制备，释放多种价态的银离子破坏细菌质膜高效抗菌，且对于多重耐药菌同样有效。AOHS具有持久的抗菌性能，能重复使用至少4次而不会降低抗菌效果。负载铜的AOHS创可贴在MRSA感染的小鼠伤口模型中取得了不错的治疗效果，减轻了感染同时加速了伤口的愈合速度。

图1. 电化学沉积方式合成的AOHS以及其SEM、XRD、EDS表征。

图2. AOHS抗菌活性测定，对于金葡球菌和大肠杆菌均具有良好的抗菌效果，且AOHS的抗菌活性来自于对细菌质膜的破坏作用。

图3. AOHS对于多重耐药菌ESBL E.coli和MRSA同样有良好的抗菌活性，且相比于普通银纳米粒子具有更好的抗菌活性。

图4. AOHS能够持久抗菌循环使用，在至少4次循环中抗菌活性不会减弱。

图5.铜质AOHS创可贴的表征及体外抗菌作用，相比AOHS并无减弱。

图6.铜质AOHS应用于治疗小鼠MRSA感染的皮肤伤口模型，加速了伤口愈合。

图7. 治疗10天后小鼠伤口的组织切片染色分析，证明铜质AOHS减轻了伤口部位的炎症促进了伤口部位促愈合因子的表达，该组小鼠具有更良好的愈合状况。

总而言之，通过简便的电沉积方法开发了一种铜质过氧亚硫酸银超金字塔创可贴，具有优异的抗菌和促伤口愈合能力。AOHS超金字塔可以同时杀死抗生素敏感细菌和耐药细菌，并表现出持久的抗菌活性，其非凡的抗菌性能源自多孔AOHS金字塔中多价态的银离子的释放。覆铜后，金字塔创可贴可减轻小鼠伤口MRSA感染促进伤口愈合。该创可贴由于其制造过程简单且成本低廉，在抗菌领域，尤其是治疗抗生素耐性细菌引起的感染具有广阔的应用前景。

本研究的相关结果已发表于ACS Applied Bio Materials, Volume 4, Issue 5, 并被选为内页封面进行报道。本项目得到了中国国家重点研究发展计划，国家自然科学基金，中国浙江省自然科学基金的支持。

ACS Applied Bio Materials 创刊于2018年7月，仅在线出版，12期/年，已被 Web of Science (Emerging Sources Citation Index)，Scopus 等数据库收录，旨在为读者及作者提供生物相关功能材料的设计及其应用的突破性与原创性研究，是将材料学、工程学、生物学、医学及化学知识融合于重要的生物应用的前沿期刊。

涵盖研究领域包括生物材料、生物医用材料、生物能源、生物催化、生物电子、生物污损与防污材料、仿生材料、生物分子成像/传感、药物传递/靶向、自修复材料、抗菌/抗微生物及抗癌生物材料等。