随着近几年细菌对抗生素耐药性的上升,细菌感染对公众健康构成越来越严重的威胁。屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌是医院获得性感染的主要病原菌。由于它们大多具有多重耐药性,也成为医疗保健领域的主要威胁之一。在这些细菌中,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌给人类带来的威胁最大。
近年来,随着纳米技术的快速发展科研人员设计、开发了一系列新型抗菌纳米材料。其中,石墨烯及其衍生物这种二维纳米材料在体外和体内都表现出出色的抗菌活性。目前,研究人员已经发现了石墨烯基纳米材料的多种抗菌机制,包括细胞创伤,通过石墨烯纳米片包裹细菌和膜破坏以及氧化应激(因为石墨烯纳米复合物接近超氧阴离子,限制了细菌的新陈代谢。)。
近日,印度阿里格尔穆斯林大学的Mohammad Mobin所领导的研究团队设计开发的聚吲哚-石墨烯复合纳米材料表现出优异的抗耐药菌活性。
研究人员出于简单、优秀、经济和环保的考虑,合成了聚吲哚-石墨烯复合纳米材料。采用水介质聚合方法合成了一系列聚吲哚和石墨烯纳米复合材料。聚吲哚修饰的石墨烯具有良好的水分散性,有效避免了无机纳米粒子在水体中容易聚集的问题。研究发现,聚吲哚和石墨烯之间通过芳族体系之间π-π相互作用紧密结合在一起。由于石墨烯具有高比表面积和高纵横比,复合纳米材料的抗菌性能得到大大提升。
在以耐甲氧西林金黄色葡萄球菌为模型的抗菌实验中,通过电子显微镜发现,聚吲哚-石墨烯复合纳米材料可以粘附在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌表面,不可逆地中断细菌的膜层结构,最终渗透进细菌内部有效地阻碍了蛋白质活性,显示出高效清除细菌的潜力。最后,研究人员进一步观察了聚吲哚-石墨烯复合纳米材料在清除小鼠伤口感染的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的能力。实验结果表明,该材料使得耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的侵入效力降低至原来的60%。同时,伤口的愈合速度也显著加快。