破壞細菌細胞膜 避免耐藥性 讓抗生素更有效 奈米黃金 殺茵祕密武器

編譯╱韋士塔 |2021.11.20
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編譯╱韋士塔

抗生素是對抗細菌、抑制細菌生長的藥物,但由於濫用和錯誤使用,已導致所謂的「超級細菌」,可對抗生素產生抗藥性,成為公共衛生的緊迫議題。科學家最新研究顯示,黃金可能是解決抗生素耐藥性的祕密武器。

世界衛生組織(WHO)日前提出警告,2050年全球將有高達1000萬人因為抗生素抗藥性而無藥可醫;新冠疫情期間因人們過度使用抗生素,恐讓超級細菌的問題雪上加霜。

為了應對這個危機,科學家們一直努力研發有效的抗菌療法,英國里茲大學(University of Leeds)與中國大陸南方科技大學和復旦大學的研究人員合作,使用黃金奈米簇(nanocluster)來針對和破壞細菌細胞,提高抗生素的療效。

研究團隊在發表於《化學科學》(Chemical Science)期刊的報告指出,黃金奈米簇會填充在細菌病原體的防禦系統中,破壞細菌的細胞膜。

研究人員說,黃金原本並非殺死細菌的有效療法,但被分解成細小的奈米級粒子後,確實能夠對細菌造成傷害。實驗顯示,黃金奈米簇可促進化學反應,釋放能夠破壞去氧核醣核酸(DNA)的含氧物質。黃金奈米簇能干擾細胞膜,讓藥物更容易進入並消滅細菌。此外,黃金也能以極高效率吸收雷射光,從而加熱周遭環境,達到滅菌效果。

過去,黃金奈米簇雖能清除感染,但未必能區分細菌與宿主,可能傷害健康的細胞。研究人員設法讓細菌盡可能與黃金奈米簇結合,且避免人體自身的細胞產生類似反應。

首先,研究人員精確控制黃金奈米簇的大小,將奈米簇保持在2奈米以下,讓粒子能順利通過腎臟,進而排出體外。因此,每個黃金奈米簇最多包含25個黃金原子。

其次,研究人員結合稱為「配體」(ligands)的黏性化學結構,讓配體易於追踪或控制黃金奈米簇的形狀。透過正負電荷相吸的原理,帶有負電荷的細菌細胞會吸引帶有正電荷的黃金奈米簇。

經過這些調整,黃金奈米簇較不會影響宿主的身體,有助實現這種療法。研究團隊目前以抗藥性金黃色葡萄球菌(MRSA)進行測試時,發現黃金奈米簇能有效降低細菌的聚集能力,並能產生活性氧,破壞細菌細胞膜的完整性,削弱細菌細胞的防禦能力。

進一步的測試更發現,配合黃金奈米簇使用各種抗生素時,細菌的數量顯著下降,抑制MRSA生長所需使用的抗生素劑量則可降低一百多倍。此外,對患有MRSA皮膚感染的老鼠進行測試後,也發現黃金奈米簇有助傷口癒合。

醫學專家指出,抗藥性細菌感染長期威脅人類的健康和生命安全,且讓臨床治療面臨困境。這項最新的研究,有助破解細菌致病機制。黃金奈米簇與現有抗生素結合,將是一種藥效更快、費用更低廉的替代方案,不僅能夠作為有效的抗菌劑,還有助開發大量新型抗生素,應對細菌的抗生素耐藥性。

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