银纳米粒子是对抗微生物的银弹吗

抗菌剂用于杀死或减缓细菌、病毒和其他微生物的生长。它们可以是抗生素的形式，用于治疗身体感染，或者作为用于防止细菌进入的商业产品的添加剂或涂层。这些拯救生命的工具对于预防和治疗人类、动物和植物的感染至关重要，但当微生物对它们产生耐药性时，它们也会对全球公共卫生构成威胁，这一概念被称为抗菌素耐药性。

抗菌素耐药性的主要驱动因素之一是抗菌剂的滥用和过度使用，其中包括银纳米粒子，这是一种具有充分证明的抗菌特性的先进材料。它越来越多地用于具有增强杀菌性能的商业产品中——它已被织入纺织品、涂在牙刷上，甚至作为防腐剂混入化妆品中。

匹兹堡大学斯旺森工程学院的 Gilbertson 小组使用实验室大肠杆菌菌株来更好地了解细菌对银纳米粒子的抵抗力，并试图避免这种材料的潜在滥用。该团队最近在《自然纳米技术》上发表了他们的研究结果。

“细菌对银纳米粒子的抵抗力尚未得到充分研究，因此我们的小组研究了这一事件背后的机制，”该论文的第一作者、最近获得了民事和环境博士学位的 Lisa Stabryla 说。毕业于皮特。“这是一项有前途的创新，可以增加我们的抗菌素库，但我们需要有意识地研究它并可能规范其使用，以避免像我们在一些常见抗生素中看到的那样降低疗效。”

Stabryla 将大肠杆菌暴露于连续 20 天的银纳米粒子中，并随着时间的推移监测细菌的生长。纳米粒子大约比细菌小 50 倍。

“一开始，细菌只能在低浓度的银纳米粒子下存活，但随着实验的继续，我们发现它们可以在更高的剂量下存活，”斯塔布里拉指出。“有趣的是，我们发现细菌对银纳米粒子产生了抵抗力，但对它们释放的银离子没有抵抗力。”

该小组对暴露于银纳米粒子的大肠杆菌的基因组进行了测序，并发现了一个基因突变，该基因对应于将重金属离子推出细胞的外排泵。

“有可能某种形式的银进入细胞，当它到达时，细胞发生变异以迅速将其排出，”她补充道。“需要做更多的工作来确定研究人员是否可以通过粒子设计克服这种抵抗机制。”

该小组随后研究了两种不同类型的大肠杆菌：一种比正常活动细菌更快地在其环境中游动的超能动菌株和一种没有物理手段四处移动的非活动菌株。他们发现只有运动过度的菌株才会产生抗性。

“这一发现可能表明，银纳米粒子可能是针对某些类型细菌，特别是非运动菌株的不错选择，”斯塔布里拉说。

最终，细菌仍会找到进化和逃避抗菌剂的方法。希望了解导致这种演变的机制并谨慎使用新的抗微生物药物将减少抗微生物药物耐药性的影响。

皮特大学土木与环境工程助理教授 Leanne Gilbertson 说：“我们是第一个研究细菌运动对银纳米粒子产生抗性能力的影响的人。” “观察到的差异非常有趣，值得进一步研究以了解它以及如何将遗传反应——外排泵调节——与细菌在系统中移动的能力联系起来。

“结果很有希望能够调整粒子特性以获得所需的响应，例如高效，同时避免阻力。”

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