

人類發(fā)展的歷史在一定程度上就是與各種疾病不斷斗爭的歷史。在抗生素被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用以前(即,前抗生素時代),細(xì)菌感染表現(xiàn)出“易傳染、易流行、難預(yù)測、難控制”等特點,具有極高的致病率和致死率。比如,鼠疫耶爾森菌引起的鼠疫、結(jié)核桿菌引起的結(jié)核病和霍亂弧菌引起的霍亂都曾引起過數(shù)以億計的人死亡。毫不夸張地說,在前抗生素時代,細(xì)菌感染引起的疾病是威脅人類健康的第一大殺手。從20世紀(jì)20年代抗生素被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用開始,絕大多數(shù)細(xì)菌感染引起的疾病得到了有效地治療,人類因此進入了抗生素時代。

由于細(xì)菌耐藥性在全球范圍內(nèi)的快速發(fā)展和蔓延,細(xì)菌感染,特別是耐藥細(xì)菌引起的感染,成為威脅人類健康的重要因素。浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程系計劍教授課題組對細(xì)菌耐藥問題產(chǎn)生的原因進行了細(xì)致地歸納和總結(jié),并從納米材料學(xué)角度,對當(dāng)下用于解決細(xì)菌耐藥問題的方法和材料進行了總結(jié)和歸納。
不可否認(rèn)的是,隨著抗生素的深入使用,細(xì)菌對抗生素產(chǎn)生了嚴(yán)重的耐藥問題。近幾十年來,多種具有極強耐藥性的“超級細(xì)菌”正以驚人的速度蔓延全球。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,全球死于細(xì)菌耐藥性問題的人數(shù),從2010年的5萬上升至2019年的70萬。據(jù)估計,到2050年,細(xì)菌耐藥性問題引起的死亡人數(shù)(1000萬人/年)將超過癌癥引起的死亡人數(shù)(820萬人/年)。面對日益嚴(yán)重的細(xì)菌耐藥性問題,人們曾將希望寄托于不斷開發(fā)新的抗生素。令人遺憾的是,目前,抗生素的開發(fā)速度已經(jīng)遠遠落后于細(xì)菌耐藥性的發(fā)展速度,在過去三十年中,新開發(fā)出來的抗生素寥寥無幾。面對嚴(yán)峻的細(xì)菌耐藥問題,世界衛(wèi)生組織已于2013年宣布全球進入“后抗生素時代”。隨著細(xì)菌耐藥性問題的日益嚴(yán)重,抗生素對各類細(xì)菌感染的治療效果越來越弱。如果細(xì)菌耐藥問題得不到及時解決,在不久的將來,一次普通感冒或一次輕微割傷都有可能帶來致命的危險。
面對嚴(yán)峻的細(xì)菌耐藥問題,浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程系的計劍教授課題組對引起細(xì)菌耐藥問題的原因進行了深入的研究和總結(jié)。他們發(fā)現(xiàn),引起細(xì)菌耐藥性問題的原因主要有兩方面:一是細(xì)菌通過聚集形成細(xì)菌生物膜。形成細(xì)菌生物膜后,細(xì)菌外基質(zhì)對抗生素的物理阻抗和屏蔽作用、酶降解作用、酸性代謝產(chǎn)物對抗生素的鈍化作用、細(xì)菌生物膜乏氧對細(xì)菌活性的抑制作用以及群體效應(yīng)的增強作用等因素大大降低了抗生素的治療效果,極大地增強了細(xì)菌對抗生素的耐藥性。引起細(xì)菌耐藥性問題的另一個原因是在抗生素選擇壓力下細(xì)菌的自我進化和變異。長期的非理性用藥(超劑量、超時間和超范圍用藥)大大加快了細(xì)菌耐藥性的積累,導(dǎo)致大量耐藥細(xì)菌的出現(xiàn)。
由于具有優(yōu)異的尺寸效應(yīng)、物理化學(xué)特性和易于化學(xué)修飾等諸多特點,納米材料在治療細(xì)菌感染方面體現(xiàn)出了巨大的潛力。目前,很多科研團隊已經(jīng)報道過利用納米材料進行抗菌的研究,但在解決細(xì)菌耐藥問題的策略方面缺乏一個系統(tǒng)的歸納和總結(jié)。針對此,計劍教授課題組通過深入研究,總結(jié)出了兩大類治療策略,分別為基于納米材料的非抗生素治療和納米材料協(xié)助增強的抗生素治療。非抗生素治療策略包括基于納米材料的光熱治療、光動力治療、金屬納米粒子治療、載藥納米粒子治療和高分子基納米粒子治療等?股刂委煵呗园ㄆ茐募(xì)菌外基質(zhì)增強抗生素治療、抑制群體效應(yīng)增強抗生素治療、降低細(xì)菌生物膜乏氧增強抗生素治療和增強藥物傳遞效率增強抗生素治療等。
研究者相信,該綜述為解決細(xì)菌耐藥性問題的研究帶來了系統(tǒng)的歸納總結(jié)及展望、為治療耐藥細(xì)菌感染開啟了一個拓寬了思路。相關(guān)論文已發(fā)表在VIEW上。(DOI: 10.1002/VIW.20200014)
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