納米酶是一類具有酶一樣高效催化性能的無機(jī)納米顆粒。其中，可以模擬氧化酶、過氧化酶等原位催化生成活性氧物種的納米酶，被認(rèn)為是一類具有廣闊應(yīng)用前景的新型抗菌劑。由于活性氧物種能通過氧化作用同時破壞多種對細(xì)菌細(xì)胞正常生理活動至關(guān)重要的生命物質(zhì)（如核酸，蛋白，脂質(zhì)），納米酶被認(rèn)為能高效清除抗藥性細(xì)菌，并能延緩細(xì)菌抗藥性的出現(xiàn)。由于活性氧物種無法區(qū)分細(xì)菌和哺乳動物細(xì)胞，納米酶失去了理想抗菌劑所必需的選擇性。
       中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的陽麗華課題組與熊宇杰團(tuán)隊合作，提出了構(gòu)建高效低毒抗菌納米酶的新策略:表面結(jié)合的活性氧產(chǎn)生用于選擇性抗菌作用的納米酶。

       為了檢驗這一策略是否成立團(tuán)隊首先設(shè)計了一系列銀鈀合金（AgPd）納米籠，并從中篩選出了能高效地原位催化生成表面吸附態(tài)活性氧物種的AgPd0.38納米籠作為模型納米酶。
       Ag納米顆粒，Ag納米立方體和AgPd納米籠的制備
       通過使用檸檬酸鹽作為表面活性劑和抗壞血酸作為還原劑來合成Ag納米顆粒。在100 mL燒瓶中，通過緩慢加入0.1 mol / L NaOH溶液，將40.0 mL含有檸檬酸三鈉（3.0×10 -3 M）和抗壞血酸（6.0×10 -4 M）的水溶液調(diào)節(jié)至pH值11 。在35℃水浴中，以1000rpm的攪拌速度將0.4mL的AgNO 3水溶液（0.1M）加入到燒瓶中。反應(yīng)溶液的顏色立即從無色變?yōu)樯钭厣?5分鐘后，通過流動冷水幾分鐘終止反應(yīng)。最后，將Ag納米顆粒離心（850× g， 10分鐘）。并用去離子水洗滌幾次，以去除多余的表面活性劑和雜質(zhì)。
       Ag納米立方體是通過以下步驟合成的，將20 mL乙二醇（EG）添加到50 mL圓底燒瓶中，并在油浴中磁力攪拌下加熱至150°C，持續(xù)1小時。首先將硫化氫鈉（NaHS）（3 mM，0.24 mL）注入加熱的溶液中，4分鐘后，加入HCl溶液（3.5 mM，2 mL），然后加入聚（乙烯基吡咯烷酮）（PVP，20 mg / mL，5 mL，MW = 55,000）。再過2分鐘后，三氟乙酸銀（CF 3將282 mM，1.6 mL COOAg快速加入混合物中。所有試劑均在乙二醇中新鮮制備。通過改變反應(yīng)時間并監(jiān)測紫外可見分光光度計測量的LSPR峰位置，可以很好地控制Ag納米立方體的邊緣長度。一段時間后，將溶液浸泡在冰水浴中淬滅，而無需停止攪拌。最后，收集得到的樣品，并用乙醇和去離子水通過離心幾次純化，然后再分散在去離子水中以進(jìn)一步使用。
       AgPd納米籠是通過Ag納米立方體與氯鈀鉀（K 2 PdCl 4）之間的電流置換反應(yīng)過程合成的。在磁力攪拌下，在與回流冷凝器連接的50 mL圓底燒瓶中，將含有200 mg PVP的去離子水（20 mL）加熱至90°C。銀納米立方體的水溶液（1毫克/毫升，0.5毫升）加入到燒瓶中并10分鐘后，K 2的PdCl 4（0.5毫摩爾）緩慢地通過使用投進(jìn)以0.4mL /分鐘的速率將溶液注射泵。AgPd中空納米結(jié)構(gòu)的不同摩爾比與K 2 PdCl 4的體積和濃度有關(guān)，以及下降率。將燒瓶置于冰水浴中終止反應(yīng)，并在整個過程中保持?jǐn)嚢?。固體氯化鉀將少量灑入該溶液直至氯化銀溶解和有Cl的過飽和去除- ，這將有助于得到納米籠的定義良好的中空結(jié)構(gòu)。通過離心將所得溶液用去離子水洗滌五次，然后再分散在去離子水中以進(jìn)一步使用。

       為了檢查納米顆粒的形態(tài)，將一滴納米顆粒的水懸浮液添加到一塊碳包銅板上，在環(huán)境條件下干燥，然后在透射電子顯微鏡（TEM）上觀察（Hitachi H-7700操作在100 kV下工作，而JEOL JEM-2100F在200 kV下工作以進(jìn)行EDS映射和HRTEM）。
       為了測量納米粒子的元素組成，將納米粒子用王水溶解（HCl / HNO 3 ?= 3：1，體積比），然后用感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP）對所得溶液進(jìn)行金屬含量定量分析-MS）
       為了確認(rèn)納米顆粒的結(jié)構(gòu)，通過X射線粉末衍射（XRD）進(jìn)一步表征納米顆粒。
       為了監(jiān)測納米顆粒的尺寸和表面Zeta電位，將納米顆粒分散到Millipore水中至最終濃度為10μg/ mL，然后使用納米顆粒分析儀（Nano ZS90，Malvern）對所得分散體進(jìn)行動態(tài)光散射測量）。在72小時內(nèi)監(jiān)測1×PBS或Mueller-Hinton（MH）肉湯中納米顆粒的膠體穩(wěn)定性。
       體外抗菌實驗結(jié)果顯示AgPd0.38納米籠能借助于其表面原位生成的活性氧物種，實現(xiàn)對細(xì)菌包括抗藥性細(xì)菌的高效清除（在4-16ug/mL即可實現(xiàn)99.9%的細(xì)菌殺滅效率），且經(jīng)多次反復(fù)使用也未見導(dǎo)致細(xì)菌抗藥性出現(xiàn)。與此同時，體外細(xì)胞毒性實驗結(jié)果顯示AgPd0.38納米籠對多種哺乳動物細(xì)胞均無毒性。進(jìn)一步地，小鼠傷口感染模型實驗結(jié)果顯示，AgPd0.38納米籠的這種高效低毒抗菌性質(zhì)在復(fù)雜的生理環(huán)境中仍然有效。

       這項工作首次提出了一種高效低毒抗菌納米酶的構(gòu)建策略，有望促進(jìn)生物相容性納米酶的應(yīng)用研究并有助于應(yīng)對細(xì)菌抗藥性危機(jī)。