據(jù) CDC（美國疾病與控制中心） 估計(jì)，在美國，抗生素耐藥細(xì)菌和真菌每年造成超過 280 萬例感染和超過 35,000 例死亡。

耐藥菌的出現(xiàn)是臨床需要不斷面對的問題，因此有必要采用一種有效并且不易產(chǎn)生耐受性的方法來替代或者輔助傳統(tǒng)的抗生素治療。

抗菌性光動力療法（aPDT）已經(jīng)發(fā)展成為一種控制多重耐藥性的微生物數(shù)量的治療模式。與抗生素不同，aPDT 攻擊微生物細(xì)胞的多個目標(biāo)，限制了它們產(chǎn)生抗性的能力。

近期，南澳大利亞大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新型的抗菌性光動力療法（aPDT），可以分別將抗生素耐藥性超級細(xì)菌金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌消滅 50 萬倍和 10 萬倍。相關(guān)文章以題“Gallium Protoporphyrin Liquid Crystalline Lipid Nanoparticles: A Third-Generation Photosensitizer against Pseudomonas aeruginosa Biofilms”發(fā)表在 Pharmaceutics 上。

（來源：Pharmaceutics）

aPDT 的概念是利用可見光和無毒染料（稱為光敏劑）相互作用產(chǎn)生的活性氧（ROS）來滅活目標(biāo)細(xì)胞。光敏劑是光動力療法（PDT）的基石，關(guān)于 aPDT 的各項(xiàng)研究的著力點(diǎn)在于促進(jìn) ROS 的產(chǎn)生和提高其生物利用率。

此前，已有兩代光敏劑被用于治療癌癥和其他血管性疾病。

第一代光敏劑具有極強(qiáng)的疏水性、低單線態(tài)氧量子產(chǎn)率、低生物利用率和在黑暗狀態(tài)下的細(xì)胞毒性。盡管第二代光敏劑表現(xiàn)出較低的光毒性和較高的單線態(tài)氧量子產(chǎn)率，但它仍然存在水溶性差和對目標(biāo)細(xì)胞選擇性低的問題。

為了克服這些限制，第三代光敏劑通過將現(xiàn)有的光敏劑加載到智能納米載體中，從而提高其生物利用度和對癌癥和微生物細(xì)胞的靶向性。其中，鎵原卟啉（GaPP）是一種有潛力的針對金黃色葡萄球菌（超級細(xì)菌之一）的光敏劑。

與其他卟啉相比，GaPP 與血紅素的結(jié)構(gòu)相似，使其能夠通過血紅素獲取途徑被金黃色葡萄球菌更好地吸收。這種吸收機(jī)制增強(qiáng)了它在黑暗狀態(tài)下作為鐵模擬劑和在光激活時作為光敏劑對金黃色葡萄球菌的抗菌活性。

然而，并不是所有的細(xì)菌物種對 GaPP 作為血紅素?cái)M態(tài)劑都同樣敏感。不同種類的細(xì)菌獲取鐵的多種方法和 GaPP 的疏水性降低了其作為光敏劑用于抗菌的潛力。

因此，在智能納米制劑中加載 GaPP 被寄予很高的期待，這種方式或許可以提高 GaPP 的生物利用度和對多種微生物的抗菌活性。

此前已有研究證明液晶脂質(zhì)納米顆粒（LCNP）對 GaPP 的光動力活性有積極影響。通過優(yōu)化 GaPP-LCNP 的配方，可以顯著提高 GaPP 作為鐵模擬劑和光敏劑的能力。

南澳大利亞大學(xué)團(tuán)隊(duì)想要測試 GaPP-LCNP 的廣譜性，研究其面向更具有挑戰(zhàn)性目標(biāo)（如銅綠假單胞菌）的抗菌活性。

銅綠假單胞菌因其多重藥耐藥性而臭名昭著，包括內(nèi)在耐藥性和生物膜形成。其在常規(guī)測試介質(zhì)中對包括 GaPP 在內(nèi)的抗菌劑具有多重耐藥性，以此作為對照，更能說明 LCNP 的影響，以及測試 GaPP-LCNP 作為第三代光敏劑是否具有潛力。

研究結(jié)果顯示，GaPP-LCNP 對銅綠假單胞菌顯示出卓越的光動力活性，使其生存能力降低了 7 ?log10。

▲圖丨與在黑暗狀態(tài)下用生理鹽水處理的陰性對照相比，用不同濃度的 GaPP-LCNP（0.4 至 15 μM）處理后銅綠假單胞菌浮游培養(yǎng)物的活力，光劑量為 17.2 J.cm^-2 。數(shù)據(jù)以均值 ± SD 表示，n = 3（來源：Pharmaceutics）

此外，與未配制的 GaPP 相比，GaPP-LCNP 降低了生物膜的生存能力 500 倍，并且與已報道的方法相比，在相對較低的光劑量和光敏劑濃度下成功破壞了生物膜基質(zhì)。

在這項(xiàng)研究，較低 GaPP-LCNP 劑量表現(xiàn)出了高活性和安全性，使細(xì)菌生物膜失活而不對宿主組織產(chǎn)生負(fù)面影響。未來針對銅綠假單胞菌臨床分離物的研究將值得確定 GaPP-LCNP 對多藥耐藥菌的廣譜抗菌活性。

▲圖丨與在黑暗狀態(tài)下用生理鹽水處理的對照相比，用 GaPP 和 GaPP-LCNP (3 μM) 處理后銅綠假單胞菌生物膜的活力，光劑量為 34.2 J/cm 2。數(shù)據(jù)以平均值 ± SD 表示，n = 3（來源：Pharmaceutics）

此外，GaPP-LCNP 在破壞生物膜基質(zhì)方面的成功證明了研究 GaPP-LCNP 和抗生素之間的潛在協(xié)同作用，以徹底根除生物膜中的銅綠假單胞菌，避免感染復(fù)發(fā)。

▲圖丨( a )銅綠假單胞菌 PAO1 生物膜的 SEM 圖像顯示生物膜基質(zhì)覆蓋陰性對照樣品中的大部分細(xì)菌細(xì)胞，( b ) 代表在用 GaPP-LCNP 3 μM 和 34.2 J/cm^2 光劑量處理后觀察到的生物膜的 SEM 圖像。生物膜基質(zhì)被破壞，細(xì)菌細(xì)胞壁的形態(tài)發(fā)生變化，這可能是由于 ROS 的作用（來源：Pharmaceutics）

研究人員表示，該技術(shù)與傳統(tǒng)抗生素和其他光療法相比具有一些關(guān)鍵優(yōu)勢。

其一，這種新療法是用一種油制成的，這種油可以作為乳液涂在傷口上。當(dāng)激光照射到乳液上時，它會產(chǎn)生活性氧，作為傳統(tǒng)抗生素的替代品。

其二，目前的光活性化合物還存在水溶性差的問題，這意味著它們的臨床應(yīng)用有限。這種方法使用食品級脂質(zhì)為光活性化合物構(gòu)建納米載體，從而提高其溶解度和抗菌效率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過未配制的化合物。

其三，這些分子同時針對多個細(xì)菌細(xì)胞，防止細(xì)菌適應(yīng)并產(chǎn)生耐藥性。因此，這是一種更有效和更有效的治療方法。

其四，重要的是，參與傷口愈合過程的人體皮膚細(xì)胞顯示出更強(qiáng)的活力，而抗生素抗性細(xì)菌則被完全根除。

他們還透露，接下來將開啟臨床試驗(yàn)，并進(jìn)一步開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，以便在診所使用。