超级细菌杀手：新的纳米技术破坏细菌和真菌细胞

一种新型的双重防虫剂是迄今为止最薄的抗菌涂层之一。这种涂层的工作原理是撕裂细菌和真菌细胞，为解决耐药细菌和真菌感染的双重全球健康威胁提供了一种聪明的解决方案。

　　

研究人员开发了一种新的超级细菌破坏涂层，可用于伤口敷料和植入物，以预防和治疗潜在的致命细菌和真菌感染。

这种材料是迄今为止开发的最薄的抗菌涂层之一，对多种耐药细菌和真菌有效抗生素耐药性是全球健康的主要威胁，每年至少造成70万人死亡。如果不开发新的抗菌疗法，到2050年，死亡人数可能会上升到每年1000万人，相当于100万亿美元的医疗保健费用。

虽然真菌感染的健康负担不太为人们所认识，但在全球范围内，真菌感染每年造成大约150万人死亡，死亡人数正在不断增加。例如，对住院的COVID-19患者来说，一种新的威胁就是常见的真菌，曲霉，它能引起致命的继发感染。

澳大利亚墨尔本RMIT大学领导的一个研究小组的新涂层，基于一种超薄的2D材料，到目前为止，这种材料主要用于下一代电子产品。

对黑磷（BP）的研究表明，它具有一些抗菌和抗真菌的特性，但这种材料从未被系统地用于潜在的临床用途。

这项新研究，发表在美国化学学会的《应用材料与界面》杂志上的研究表明，当BP在钛和棉花等表面的纳米薄膜层中传播时，它能有效地杀灭微生物，用于制造植入物和伤口敷料。

联合首席研究员亚伦·埃尔伯恩博士说，找到一种既能防止细菌感染又能防止真菌感染的材料是一个重大进步。

“这些病原体造成了巨大的健康负担，随着耐药性的持续增长，我们治疗这些感染的能力变得越来越强“越来越困难，”RMIT理学院博士后Elbourne说，“我们需要智能的新武器来对抗超级细菌，因为超级细菌不会导致抗微生物的问题。”，微生物很难适应的东西。对于这种致命的物理攻击，自然需要数百万年的时间才能进化出新的防御手段。

“虽然我们需要进一步的研究才能将这种技术应用于临床，在寻找更有效的方法来应对这一严重的健康挑战方面，这是一个令人兴奋的新方向。”

来自RMIT工程学院的联合首席研究员副教授Sumeet Walia此前领导了将BP用于人工智能技术和仿脑电子学的开创性研究。

“BP崩溃了在氧气的存在下，这通常是电子学的一个巨大问题，我们必须通过艰苦的精密工程来克服这个问题来开发我们的技术，“瓦利亚说，”但事实证明，容易被氧气降解的材料是杀死微生物的理想材料——这正是从事抗菌技术研究的科学家们所寻找的。

“所以我们的问题是他们的解决方案。”

当血压下降时，纳米蛋白杀虫剂的工作原理，它氧化细菌和真菌细胞的表面。这个被称为细胞氧化的过程最终会将它们撕裂。

在这项新的研究中，第一作者兼博士研究人员佐肖（Zo Shaw）测试了BP纳米蛋白层对五种常见细菌菌株的有效性，包括大肠杆菌和抗药性MRSA，以及五种真菌，包括金假丝酵母。

在短短两小时内，高达99%的细菌和真菌细胞被破坏。

重要的是，在这段时间里，血压也开始自我降解，并在24小时内完全分解——这是一个重要的特征，表明这种物质不会在体内积聚。

实验室研究确定了最佳水平的血压，它具有致命的抗菌效果，同时使人体细胞保持健康和完整。

研究人员现在已经开始试验不同的配方，以测试在一系列与医学相关的表面上的功效。

该团队热衷于与潜在的行业合作伙伴合作，进一步开发这项技术，并为此提交了临时专利申请

Journal Reference:

1. Z. L. Shaw, Sruthi Kuriakose, Samuel Cheeseman, Edwin L. H. Mayes, Alishiya Murali, Zay Yar Oo, Taimur Ahmed, Nhiem Tran, Kylie Boyce, James Chapman, Christopher F. Mcconville, Russell J. Crawford, Patrick D. Taylor, Andrew J. Christofferson, Vi Khanh Truong, Michelle J. S. Spencer, Aaron Elbourne, and Sumeet Walia. Broad-Spectrum Solvent-free Layered Black Phosphorus as a Rapid Action Antimicrobial. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021 DOI: 10.1021/acsami.1c01739