細(xì)菌生物膜通常對(duì)抗生素具有抗性，因此需要強(qiáng)有力的方法來去除。 最近，涉及多種治療方式的納米材料已被公認(rèn)為對(duì)抗生物膜的有效替代品。 然而，其在細(xì)菌感染中的靶向和控制釋放仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。在這里，我們提出了一種智能光治療納米平臺(tái)，由適體 (Apt)、吲哚菁綠 (ICG) 和羧基功能化氧化石墨烯 (GO-COOH) 組成，即 ICG@GO-Apt，用于靶向治療由鼠傷寒沙門氏菌形成細(xì)胞膜。由于Apt共軛納米片（NSs）可以在病原體引起的膿腫附近特異性積累，它們大大提高了局部藥物分子濃度并促進(jìn)了它們的精確遞送。 它們可以在近紅外輻射下同時(shí)產(chǎn)生熱量和活性氧，用于光熱/光動(dòng)力療法，從而顯著增強(qiáng)生物膜的消除。 光療 ICG@GO-Apt 也顯示出良好的生物相容性。 更重要的是，多功能光療平臺(tái)在膿腫形成模型中顯示出有效的生物膜消除效率大于99.99%。 因此，具有細(xì)菌靶向能力的ICG@GO-Apt NSs為臨床細(xì)菌感染繞過抗生素耐藥性提供了可靠的工具。
圖 1. 808 nm激光輻照下 ICG@GO-Apt NSs 鼠傷寒沙門氏菌生物膜的分散過程示意圖。
圖 2. ICG@GO-Apt NSs 的表征。(A) ICG@GO-Apt 合成示意圖。 (B) ICG@GO-Apt NSs 的 TEM 顯微照片。 (C) GO-COOH、適體、游離 ICG 和 ICG@GO-Apt NSs 的紫外/可見吸收光譜。 (D) 在不同 ICG: GO-COOH 進(jìn)料重量比 (100 μg m L-1) 下 ICG@GO NSs 中 ICG 的負(fù)載量和效率。 (E) GO、GO-COOH、ICG@GO 和 ICG@GO-Apt 的 Zeta 電位。
圖 3. ICG@GO-Apt NSs 的光熱和光動(dòng)力特性。(A) 不同濃度 ICG@GO-Apt NSs 在 808 nm 激光照射 (1.0 W cm−2) 下的溫度變化曲線。 (B) ICG@GO-Apt NSs (80 μg m L−1) 在 808 nm 激光照射（0.5、1.0 和1.5 W cm
−2）下的溫度變化。 (C) 在 808 nm 激光照射下 ICG@GO-Apt NSs 溶液的開/關(guān)溫度變化。(D) ICG@GO-Apt NSs 在 808 nm 激光照射的五個(gè)開/關(guān)循環(huán)期間的溫度變化。(E) ICG與DPBF在808 nm 激光照射后與時(shí)間相關(guān)的吸收光譜。(F) DPBF探針溶液的吸光度在808 nm激光曝光后在410 nm處發(fā)生變化。
圖 4. Apt結(jié)合的NSs的細(xì)菌靶向能力和抗菌素效率的評(píng)估。(A) 不同細(xì)菌與FAM標(biāo)記的 Apt (200 nM) 結(jié)合的共聚焦顯微鏡圖像。(B,C) S. Typhimurium 菌落板和相應(yīng)的抗生物膜效率。 (D) NIR 照射不同時(shí)間的不同 NSs 的生物膜存活率。 (E)不使用 NIR 或使用 NIR 的不同濃度 ICG@GO-Apt 的生物膜存活百分比。
圖 5. 體外抗生物膜活性。 (A、B) 用結(jié)晶紫 (CV) 染色的不同處理生物膜的圖像和通過記錄 CV (595 nm) 的吸光度的 CV 的相應(yīng)定量結(jié)果。 (C) 各自的顯微鏡圖像，比例尺：20 μm。 (D) 在 NIR 照射下用 PBS、GO、ICG@GO 和 ICG@GO-Apt 處理鼠傷寒沙門氏菌生物膜的 SEM 圖像；比例尺2μm。 (E)不同組處理后鼠傷寒沙門氏菌生物膜的 3D CLSM 圖像。
圖 6. NS 的細(xì)胞活力和溶血分析。 (A) 用不同劑量的 GO、ICG@GO 和 ICG@GO-Apt NSs 處理的 HEK 293 的生存能力。(B)在NIR 刺激后，HEK 293 與不同 NSs (80 μg m L-1) 孵育的細(xì)胞活力。(C) Triton X-100、PBS 和不同濃度 ICG@GO-Apt 的相對(duì)溶血率。 插圖是相應(yīng)的照片。
圖 7. ICG@GO-Apt NSs 對(duì)鼠傷寒沙門氏菌病灶感染的體內(nèi)治療效果。(A) 體內(nèi)皮膚傷口感染模型的建立和治療示意圖。 (B,C) 實(shí)時(shí)熱成像圖像和相應(yīng)的光熱加熱曲線。 (D、E) 傷口愈合過程中感染傷口的圖片和相應(yīng)傷口面積的定量分析（0、1、3、5 和 7 天）。 (F) 在不同處理后的第七天，細(xì)菌對(duì)受感染的組織進(jìn)行計(jì)數(shù)。(G) 各種處理后感染部位的蘇木精和伊紅染色圖像。
相關(guān)科研成果由湖南師范大學(xué)Dinggeng He和Le Deng等于2021年發(fā)表在ACS Biomaterials Science & Engineering （https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03039）上。原文：Efficient Eradication of Bacterial Biofilms with Highly Specific Graphene-Based Nanocomposite Sheets。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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