《International Journal of Antimicrobial Agents》：Nano-Enabling Old Drugs: Sulfamethoxazole-Modified Gold Nanoclusters Potential Application in Multi-Drug Resistant Gram-Negative Bacterial Infections
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磺胺甲噁唑修飾金納米顆粒（SMZ-Au NCs）通過綠色一鍋法制備，具有廣譜、強(qiáng)效且安全的抗菌特性，MIC值較頭孢曲松降低8-16倍，抑制生物膜形成，機(jī)制為破壞細(xì)菌膜結(jié)構(gòu)并增加胞內(nèi)ROS，動物實驗證實生物相容性良好，為耐藥革蘭氏陰性菌治療提供新策略。
薛一文|王玉靜|尤聰聰|鄭彥蕾|(zhì)張倩婧|劉海峰|葉建忠|曹建明|周鐵麗
中國溫州醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院臨床實驗室
摘要
抗菌素耐藥性的全球傳播對公共衛(wèi)生構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，其中由多重耐藥革蘭氏陰性菌（MDR-GNB）引起的感染已成為臨床治療面臨的主要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)抗菌藥物（如磺胺甲噁唑SMZ）的臨床應(yīng)用因細(xì)菌耐藥性的不斷出現(xiàn)而受到越來越多的限制。納米醫(yī)學(xué)的最新進(jìn)展為“舊藥新用”策略開辟了新的機(jī)遇。在本研究中，我們通過一種綠色的一鍋法成功合成了磺胺甲噁唑修飾的金納米簇（SMZ_Au NCs），這些納米簇表現(xiàn)出廣譜、強(qiáng)效且安全的抗菌特性。實驗結(jié)果表明，SMZ_Au NCs對多種臨床MDR-GNB菌株具有顯著的抗菌效果，其最小抑菌濃度（MIC）比頭孢曲松低8至16倍。在抗生物膜活性方面，SMZ_Au NCs能有效抑制生物膜的形成并破壞成熟的生物膜結(jié)構(gòu)。機(jī)制研究表明，SMZ_Au NCs主要通過破壞細(xì)菌膜完整性和增加細(xì)胞內(nèi)活性氧水平來發(fā)揮抗菌作用。此外，SMZ_Au NCs在正常細(xì)胞和動物模型中表現(xiàn)出良好的生物相容性，且無明顯的毒性。這些有希望的結(jié)果表明，基于納米載體的增強(qiáng)方法可以為磺胺類抗菌藥物的臨床再利用提供一種新的策略，為MDR-GNB感染的納米治療管理提供有前景的候選方案。
引言
細(xì)菌感染仍然是全球健康的主要威脅。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）2024年的《全球傳染病預(yù)防和控制報告》，每年約有770萬人死于傳染病，其中大多數(shù)是由細(xì)菌引起的[1]。這一死亡負(fù)擔(dān)現(xiàn)已超過許多傳統(tǒng)的高死亡率疾病（如慢性阻塞性肺病和糖尿病），凸顯了細(xì)菌感染所帶來的巨大健康問題[2,3]。抗菌藥物仍是治療細(xì)菌感染的核心手段；然而，它們的長期和重復(fù)使用加速了耐藥性病原體的出現(xiàn)，導(dǎo)致抗菌效果逐漸減弱[4]。因此，抗菌素耐藥性（AMR）已成為21世紀(jì)最緊迫的全球健康挑戰(zhàn)之一[5]。最新的《柳葉刀》預(yù)測顯示，到2025年至2050年間，AMR可能導(dǎo)致超過3900萬人直接死亡，并間接影響約1.69億人[6]。在耐藥性病原體中，多重耐藥革蘭氏陰性桿菌（MDR-GNB）是一個特別嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題[7]。由于高死亡率和有限的治療選擇，WHO 2024年的報告將碳青霉烯類耐藥或第三代頭孢菌素耐藥的腸桿菌科細(xì)菌、碳青霉烯類耐藥的銅綠假單胞菌（P. aeruginosa）和碳青霉烯類耐藥的鮑曼不動桿菌（A. baumannii）列為“關(guān)鍵優(yōu)先”病原體[8]。
迫切需要針對MDR-GNB感染的有效治療方法；然而，新抗菌劑的開發(fā)受到高成本、漫長研發(fā)周期和低成功率等因素的阻礙[9]。因此，替代抗菌策略受到了越來越多的關(guān)注。最近的研究集中在幾種非傳統(tǒng)治療方法上，包括噬菌體療法、抗菌肽、光動力療法和基于納米材料的抗菌系統(tǒng)[[10], [11], [12], [13]]。其中，金納米材料因其低毒性、優(yōu)異的生物相容性和易于表面功能化而備受關(guān)注[14]。值得注意的是，最近的研究表明，較小且原子精確的金納米簇（Au NCs）對多重耐藥細(xì)菌具有強(qiáng)效的抗菌活性，并且誘導(dǎo)耐藥性的傾向較低[15]。
磺胺甲噁唑（SMZ）是1962年合成的磺胺類藥物的代表，延續(xù)了1932年普隆托西爾（Prontosil）開創(chuàng)的合成抗菌劑傳統(tǒng)。SMZ常與甲氧芐啶（TMP）聯(lián)合使用，通過雙重抑制細(xì)菌葉酸代謝來發(fā)揮協(xié)同的抑菌效果。這種聯(lián)合制劑（TMP–SMZ）仍是治療尿路感染和肺孢子蟲肺炎等疾病的經(jīng)典選擇[16,17]。然而，由于耐藥菌株的出現(xiàn)和不良藥物反應(yīng)，其臨床應(yīng)用受到越來越多的限制[18]。近年來，“舊藥新用”策略作為一種對抗抗菌素耐藥性的有效方法而受到重視。在這些方法中，將傳統(tǒng)抗菌劑與金屬納米材料（尤其是功能化的金納米簇（Au NCs）結(jié)合使用顯示出巨大潛力。這種整合增強(qiáng)了藥物在感染部位的積累和可控釋放，從而提高了抗菌效果，同時最小化了全身毒性[19]。
總之，本研究采用了一種創(chuàng)新方法，將傳統(tǒng)的抗菌劑磺胺甲噁唑與金納米材料結(jié)合，通過綠色的一鍋合成法制備了磺胺甲噁唑修飾的金納米簇（SMZ_Au NCs）。這一策略充分利用了藥物和納米材料的協(xié)同優(yōu)勢，賦予了廣譜抗菌和抗生物膜活性，為對抗多重耐藥革蘭氏陰性桿菌提供了有前景的治療途徑。此外，這項工作展示了納米技術(shù)如何使傳統(tǒng)抗菌藥物煥發(fā)新的活力，為“舊藥新用”理念提供了新的見解和方向。
材料
材料
本研究使用的主要材料及其來源詳見補(bǔ)充表S1。細(xì)菌菌株
共使用了18株臨床分離的多重耐藥（MDR）菌株：5株大腸桿菌（E. coli）、5株肺炎克雷伯菌（K. pneumoniae）、3株銅綠假單胞菌（P. aeruginosa）和5株鮑曼不動桿菌（A. baumannii）。兩種參考菌株E. coli ATCC 25922和P. aeruginosa ATCC 27853從國家臨床實驗室標(biāo)準(zhǔn)委員會（NCCL）獲得。臨床分離株的鑒定方法...合成與物理化學(xué)性質(zhì)
SMZ_Au NCs是通過一種簡單的綠色一鍋法合成的，其中使用磺胺甲噁唑的鈉鹽（化學(xué)式見圖1A）作為還原劑和表面配體，同時使用PVP作為生物相容性穩(wěn)定劑，通過空間位阻防止聚集[30,31]。這種方法避免了傳統(tǒng)方法中復(fù)雜的模板和多步驟過程，能夠在單一還原反應(yīng)中制備出大小均勻、分散良好的納米簇。結(jié)論
多重耐藥革蘭氏陰性菌（MDR-GNB）的全球蔓延對公共衛(wèi)生構(gòu)成了日益嚴(yán)重的威脅。在抗菌素耐藥性不斷上升和新治療藥物稀缺的情況下，迫切需要創(chuàng)新的抗菌策略。納米醫(yī)學(xué)提供了獨(dú)特的機(jī)會，而可表面修飾的金納米材料為靶向遞送或包覆現(xiàn)有抗菌藥物提供了潛力，成為對抗MDR細(xì)菌感染的有希望的方法[54]。
資助
本研究得到了溫州醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院感染與創(chuàng)新聯(lián)盟（CII）的支持（資助編號：2025WMU-X001）。倫理批準(zhǔn)
溫州醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院的倫理委員會對動物研究進(jìn)行了倫理審查和批準(zhǔn)（批準(zhǔn)編號：SYXK-2021-0017）。所有動物研究均符合溫州實驗動物福利和倫理標(biāo)準(zhǔn)。作者貢獻(xiàn)
薛一文設(shè)計了研究，進(jìn)行了所有體外實驗并分析了數(shù)據(jù)。王玉靜和鄭彥蕾進(jìn)行了動物實驗。尤聰聰和張倩婧進(jìn)行了安全性評估。劉海峰在納米簇的合成和表征方面提供了指導(dǎo)。葉建忠參與了手稿的修訂。周鐵麗和曹建明監(jiān)督了整個研究并起草了手稿。所有作者都審閱并批準(zhǔn)了最終版本的手稿。
