研究背景

口服是一种简便、安全的药物治疗方法，然而，大多数纳米药物由于稳定性不理想、吸收性差或在胃肠道中有一定的毒性等，导致其不能用于口服给药。通过口服起始材料在体内合成纳米材料的尝试可以大大加速纳米药物的发展。然而，许多纳米药物不适合口服，因为胃肠道的恶劣条件可能会影响合成过程的效果以及合成纳米材料的稳定性和生物活性。金纳米颗粒（GNPs）具有很高的生物安全性可用于构建药物治疗平台，通过减少合成GNPs试剂的数量和简化合成条件，可以通过口服起始物质实现在体内合成GNPs以用于治疗疾病。

工作介绍

近日，哈尔滨工业大学大学刘绍琴、国家纳米科学技术中心郑文富和南方科技大学蒋兴宇团队首次通过口服两种起始材料，氯金酸（HAuCl4）和氨基苯基硼酸（ABA），成功实现在体内合成ABA活化的GNPs（A-GNPs）。A-GNPs可被胃肠道吸收，并可到达耐多药（MDR）细菌引起的腹膜炎等远处感染病灶，实现抗菌治疗。

1.口服ABA和HAuCl4两种起始物质，在不需要其他试剂的帮助下，在严酷的胃中的高酸性条件下，可在体内快速合成抗菌A-GNPs。

2.A-GNPs对MDR具有强大的抗菌作用，能够克服抗生素面临的问题。

3.A-GNPs的副作用小、稳定性高、生物半衰期长、清除率高，能够成为抗生素的最佳替代品。

Scheme1.A-GNPs作为口服抗菌剂的制备过程示意图

该工作发表在NanoLett上，IF=11.。

研究思路

论文导读

Figure1.不同pH条件下合成lA4-GNPs的特性

通过混合HAuCl4和ABA溶液制备A-GNPs（lA-GNPs），不需要添加任何还原剂，该方法可在室温不同pH条件下制备lA4-GNPs，合成的lA4-GNPs分散性好，尺寸均匀（Figure.1A,C,E）。在不同pH条件下合成的所有样品在nm处表现出相似的紫外吸收，XPS结果表明lA4-GNP中的C、N、O和Au元素的存在，证明在不同pH条件下成功制备纳米颗粒（Figure.1B,D）。

Figure2.不同pH条件下合成的lA4-GNPs的抗菌活性

评价不同pH条件下合成的lA4-GNPs的抗菌性能，选择口服抗生素左氧氟沙星作为阳性对照，结果表明lA4-GNPs对MDR菌株的MIC远低于左氧氟沙星（Figure.2A）。在不同pH条件下合成的lA4-GNPs（20μg/mL）在培养24或48小时后可有效抑制大肠杆菌和耐多药大肠杆菌的增殖（Figure.2B-C）。

Figure3.A-GNPs对腹腔内感染小鼠治疗作用的体内评价

以小鼠急性腹腔内细菌感染为模型，通过分析动物存活率和量化组织中的细菌，评估体内合成的纳米颗粒的抗菌效果。在注射E.coli组中，PBS组小鼠在24h后便全部死亡，而治疗组的小鼠均全部存活，在注射MDRE.coli组中，作为阳性对照的左氧氟沙星处理的小鼠在36小时后无一存活，而GNPs治疗组的小鼠72h后仍全部存活，表明A-GNPs在体内对耐药细菌感染具有显著的抗菌作用（Figure.3A-B）。给药72小时后，通过对切除器官进行HE染色证实以vA-GNPs对小鼠腹腔内细菌感染的治疗效果，对于脾脏，PBS处理组细菌感染后出现典型的淋巴样结节，且免疫细胞增多；对照组肾脏可见大管状空泡样结构，但在vA-GNPs（HAuCl4:ABA=1:1）或lA-GNPs组未见这种病理结构；在肝脏方面，对照组出现肝细胞肿胀伴球囊样改变和肾小球轻度纤维化等病理结构，而治疗组中均无该现象；对于肺和心脏，肺部有轻微的支气管上皮增生，心脏的浆细胞浸润可以忽略不计，但治疗组均未见任何病理改变（Figure.3C）。

Figure4.在体内合成的GNPs的表征

以lA-GNPs为对照，进一步评估不同时期从胃腔和肠道分离的vA-GNPs的形态学变化。小鼠灌胃起始物质（ABA和HAuCl4）后，小鼠的胃立即变成深棕色，说明ABA和HAuCl4在胃中反应迅速，30min后，vA-GNPs逐渐向肠道移动，90min后，胃内未见vA-GNPs，主要出现在肠末。与lA-GNPs组相比，vA-GNPs组肠道的许多部分仍然是棕色的，这反映了vA-GNPs表明肠道吸收的机会更多（Figure.4A）。给药5min后，胃内可见大量分布均匀的vA-GNPs，在30min和90min时，vA-GNPs的形态变化不明显，但随着时间的增加，vA-GNPs数量减少，表明其可逐渐被肠道吸收（Figure.4B）。虽然从肠道中分离出的A-GNPs被肠中的某些成分覆盖，但仍然可以看到与胃中的A-GNPs具有相似的形态（Figure.4C）。因此，vA-GNPs可以在体内成功合成，并在通过肠道吸附到血液中之前保持其物理特性。

论文亮点

1.通过口服起始物质可在小鼠体内快速合成稳定的GNPs。

2.合成的A-GNPs具有高效的抗菌活性，能够有效地杀灭耐药菌株，治疗急性腹腔内细菌感染。

3.本研究有利于丰富纳米药物在临床治疗中的合成和给药模式。

文献链接

LeWang,JunchuanYang,SixiangLi,QizhenLi,ShaoqinLiu*,WenfuZheng*andXingyuJiang*.

OralAdministrationofStartingMaterialsforInVivoSynthesisofAntibacterialGoldNanoparticlesforCuringRemoteInfections,NanoLett.,21,-.DOI:10./acs.nanolett.0c.

如有生物实验相关问题

可添加管理员