来自浙江大学医学院附属第二医院感染科徐峰教授研究团队针对新型功能材料对肺部感染常见病原菌的作用进行了深入研究，近期在国际权威期刊发表了一系列论文。

近些年来，新型材料研究突飞猛进，将新型材料广泛运用于生物医学研究取得了非常大的成果，特别在微生物感染领域。纳米材料研究提供了许多功能性纳米材料，例如脂质体、聚合物纳米颗粒、树枝状大分子、磁性纳米颗粒等，用于药物递送和疾病诊治（Small，2019）。

徐峰教授与美国华盛顿大学Dandekar教授合作，发现了影响铜绿假单胞菌群体感应（QS）新的调控因子GshA。它通过调节谷胱甘肽水平影响细菌氧化还原状态，进而作用于LasR 蛋白的79 位半胱氨酸，抑制了LasR/LasI 系统，而细菌的RhlR/RhlI 系统则出现了超级代偿。研究阐明了临床上铜绿假单胞菌株出现 RhlR/RhlI代偿现象的机理，为研发促进细菌种群崩溃的非抗菌素类制剂提供了新的思路（J Bacteriol, 2019）。徐峰教授团队进一步发现纳米材料氧化石墨烯（GO）可以影响铜绿假单胞菌的群体感应调控。非致死量GO 会吸附菌液中的QS产物，干扰细菌生物膜形成。但铜绿假单胞菌可对GO暴露产生适应性，约160 代繁殖后，GO对生物膜抑制作用减弱。以上结果为临床应用GO抗菌治疗提供了佐证，同时提示长期应用GO 时，应注意细菌耐药的发生（Environ Sci-Nano, 2018, Cover Story）。氮化碳（C3N4）是一种非金属半导体，对可见光有一定的吸收，利用C3N4该特性进行光催化灭活是一种非常有前景的杀菌方法，可以避免抗菌药物耐药问题，然而C3N4光催化效率较低。通过设计碳量子点-类石墨相氮化碳光催化材料CQDs/g-C3N4，发现它比C3N4具有更多光催化反应的活性位点，光催化效能显著提高，在体内、外对金葡菌有显著的杀菌作用。利用小鼠皮肤感染模型，证实了CQDs/ g-C3N4能促进细菌感染后的皮肤疤痕较快愈合，并且该纳米材料对正常组织和细胞无明显毒性（Adv Health Mater, 2019）。上述工作成果将纳米材料与微生物学有机结合，为细菌群体感应调控和抗菌治疗提供了新的策略和靶标。

Fig. 1 Adsorption of GO on QS-regulated production. (a) 3OC12-HSL. (b) C4-HSL. (c) Proteases. (d) Rhamnolipids. ** Indicates extreme statistical significance, p < 0.01 compared to the control group.

Fig. 2. The adaptive response of QS under long-term GO exposure. (a) Changes in 3OC12-HSL levels in long-term evolution. (b) Changes in protease levels in long-term evolution. (c and d) LCSM of biofilms of evolved PAO1 under no-GO (c) and 20 mg L-1 GO treatment (d) after 7 days of transfer. (e and f) SEM images of the original (e) and the evolved strain from day 7 treated with 20 mg L-1 GO (f). 

Fig. 3. Photocatalytic antibacterial activity of g-C3N4 and CQDs/g-C3N4 in vivo. Mice with skin wounds infected with 1 × 107 CFU of S. aureus were treated with g-C3N4 or CQDs/g-C3N4 in the light or dark for 2 h. n = 6 mice per group. a) Representative photographs of lesions at day 1, 3, 5, and 7 after infection in the light. b) Lesion area (mm2) and c) bacterial load in the light. d) Representative photographs of lesions at day 1, 3, 5, and 7 after infection in the dark. e) Lesion area (mm2) and f) bacterial load in the dark. Data were shown as the mean ± SEM. ∆P < 0.05 versus Control group; #P < 0.05 versus g-C3N4-treated group.

参考文献：

1. Zhou H, Wang M, Smalley N, Schaefer A, Greenberg EP, Dandekar A*, Xu F*. Modulation of quorum sensing by glutathione in Pseudomonas aeruginosa. J Bacteriol, 2019; 201(9): JB.00685-18

2. Zhang YY, Li N, Wang MZ*, Feng HJ, Xu C, Xu F*. 2018. Interference of non-lethal levels of graphene oxide in biofilm formation a nd adaptive response of quorum sensing in bacteria. Environmental Science Nano, 2018; 5: 2809-2818.

3. Tang C, Liu C, Han Y, Guo Q, Ouyang W, Feng H, Wang M, Xu F*. Nontoxic carbon quantum dots/g-C3 N4 for efficient photocatalytic inactivation of Staphylococcus aureus under visible light. Adv Healthc Mater, 2019; 8:e1801534.

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