纳米银的抗菌特性及对多重耐药菌株的抗菌作用

【目的】利用革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌和真菌的模式菌株分析纳米银的抗菌特性,并评价纳米银对多重耐药菌株的抗菌作用。【方法】利用生物法合成的纳米银,以微量肉汤法测定3种标准菌株的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC),并计算MBC/MIC比值。用系列浓度的纳米银处理3株标准菌株后经平板计数法绘制时间-杀菌曲线。采用菌落平板计数法测定了纳米银对3种标准菌株的"抗生素后效应"(post-antibiotic effect,PAE),最后在生物安全II级实验室测定纳米银对临床分离的多重耐药菌株的抗菌作用。【结果】用生物法合成了粒径5–30 nm的纳米银,zeta电位为–19.5 m V。该纳米银制剂对3种标准菌株的时间-杀菌曲线均表现为时间依赖型抗菌作用。纳米银对大肠杆菌和白色念珠菌"抗生素后效应"随着浓度增加而增加,对金黄色葡萄球菌无明显"抗生素后效应"。纳米银对3种标准菌株的MIC值和MBC值均在1.00–4.00μg/m L之间;对3株人源性多重耐药菌MIC值在6.00–26.00μg/m L之间,MBC值在1.00–32.00μg/m L之间;对14株动物源性多重耐药菌MIC值在4.00–10.00μg/m L之间,MBC值在8.00–16.00μg/m L之间。纳米银对所有测试菌株的MBC/MIC值均小于2。【结论】纳米银是一种时间依赖型的抗菌剂,有不同程度的"抗生素后效应",对人源和动物源性多重耐药菌有杀菌作用。     

超高含量的α-酮戊二酸和谷胱甘肽促成HeLa细胞耐受纳米银

纳米银（silver nanoparticles，AgNPs）兼有优良的抗菌和抗癌作用，但病原体或癌细胞对其的耐受作用将影响其临床应用，前者耐受纳米银已见报道。本研究以HeLa细胞为模型，探讨癌细胞耐受纳米银的可能性及耐受机制。将HeLa细胞代谢物与纳米银混合后测定其抗菌活性和细胞毒性变化，并用紫外-可见（ultraviolet visible，UV-Vis）分光光度计、粒度仪和透射电镜等检测混合体系中纳米银的理化特征。用非靶向代谢组学分析纳米银结合的代谢物种类，经腹腔注射HeLa细胞建立荷瘤小鼠，并分析血清对纳米银稳定性的影响。结果表明HeLa细胞代谢物可抑制纳米银的抗癌和抗菌作用，这种抑制作用表现出剂量依赖性，对纳米银生物学活性产生抑制作用的效应代谢物耐热、不溶于氯仿、含硫元素，分子量小于1 kDa。抑制作用的实质是使纳米银发生了聚集，筛选得到有115种代谢物能结合纳米银。进一步探究发现仅当α-酮戊二酸（α-ketoglutarate，AKG）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）的浓度共同达到一定阈值才导致纳米银聚集，而HeLa细胞代谢物中两者的浓度分别是正常宫颈上皮细胞的10倍和6倍，达到了该阈值。动物实验结果显示荷瘤小鼠血清导致纳米银聚集率显著高于健康鼠血清（P<0.05）。本研究揭示HeLa细胞中具有超常含量的α-酮戊二酸和谷胱甘肽，两者协同破坏纳米银的胶体稳定性，从而实现逃逸纳米银的抗癌作用。