現(xiàn)代微生物技術團隊何定庚教授最新研究成果在Small上發(fā)表
近日，我院現(xiàn)代微生物技術團隊何定庚教授在納米酶高效抗菌研究領域取得重要進展，研究成果以“An Ultrasmall Fe3O4-Decorated Polydopamine Hybrid Nanozyme Enables Continuous Conversion of Oxygen into Toxic Hydroxyl Radical via GSH-Depleted Cascade Redox Reactions for Intensive Wound Disinfection”為題于2021年12月16日在國際權威期刊《Small》(一區(qū)，IF:13.281)在線發(fā)表。
病原性細菌感染，主要包括化膿性傷口感染和敗血癥，是嚴重威脅人類健康的常見疾病。對抗細菌感染的傳統(tǒng)策略是使用抗生素藥物，但是抗生素的濫用導致了耐藥細菌的產(chǎn)生，這對未來抗生素的使用造成了重大威脅。作為傳統(tǒng)抗生素治療的潛在替代手段，利用類芬頓反應分解過氧化氫（H2O2）產(chǎn)生羥基自由基（?OH）的化學動力學療法（CDT），由于其獨特的氧化抗菌性能和幾乎可以忽略的耐藥性，已經(jīng)引起了極大的關注。然而，氧化還原穩(wěn)態(tài)作為細胞的一種固有防御機制，通過維持氧化劑（H2O2）和抗氧化劑（GSH）的平衡，嚴重限制了CDT介導的抗菌治療。因此，合理設計能夠打破細胞氧化還原穩(wěn)態(tài)的多功能納米平臺具有重要意義。更重要的是，現(xiàn)有的納米抗菌藥物在治療過程中不能有效的保留在感染部位，而是不可避免地擴散到其他正常組織和器官，這不僅降低了CDT的治療效果，對正常組織和器官也造成不良的副作用。
針對上述問題，何定庚教授等人開發(fā)了一種能消耗GSH和自供應H2O2的智能納米酶，該酶不僅能打破細菌的氧化還原穩(wěn)態(tài)，還能有效保留在細菌感染部位進行局部長期CDT，實現(xiàn)良好的抗菌效果。在該體系中，PDA/Fe3O4納米酶的光熱治療不僅可以直接破壞細菌，而且可以提高Fe3O4類過氧化物酶活性用于CDT。 此外，PDA/Fe3O4納米酶通過光熱增強的級聯(lián)催化反應，能夠消耗內(nèi)源性GSH來破壞細菌氧化還原穩(wěn)態(tài)，同時提供豐富的H2O2促進?OH的生成，最終增強CDT的抗菌性能。這種PDA/Fe3O4納米酶可以與細菌結合，并對金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大腸桿菌（Escherichia coli）顯示出優(yōu)異的抗菌性能。與此同時，PDA/Fe3O4納米酶可以通過外部磁場保留在感染部位，用于體內(nèi)局部長期的CDT，并且對健康組織和器官的毒性最小。這項工作提出了一種有效的策略，可以將納米酶保留在感染部位，以實現(xiàn)安全、高效的CDT（DOI: 10.1002/smll.202105465）。
湖南師范大學是本文的第一完成單位，我院2019級碩士研究生肖佳玉是論文的第一作者，何定庚教授為論文的通訊作者，團隊負責人鄧樂教授為本工作提供了重要指導。該工作得到了國家自然科學基金面上項目和湖南省重點研發(fā)計劃的資助。
（論文鏈接： https://doi.org/10.1002/smll.202105465）
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