团队开发2D超声响应抗菌纳米片 有效解决骨组织感染问题

由香港大学李嘉诚医学院临床医学院骨科及创伤学系杨伟国教授领导的研究团队，发明了一种非侵入性及非抗生素技术，可有效减少骨组织中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染。

新型抗菌纳米片在超声刺激下可释放大量的活性氧(ROS)。随着中性粒细胞膜(NM)的吞噬，纳米片能够主动捕获深陷于骨组织中的MRSA细菌，有效消除99.72%±0.03%。该研究已发表在Advanced Materials上。

骨感染(骨髓炎)是由细菌、真菌或其他微生物引起的骨或骨髓感染。常见的致病性病原体是 MRSA。严重感染会使患者面临截肢的风险，甚至诱发危及生命的败血症。在临床实践中，骨组织感染的治疗通常包括抗生素和手术清创术以去除感染的骨或组织。

然而，过量使用抗生素不仅会损害宿主的先天免疫功能，还可能不可避免地诱发耐药病原体的出现。最近，光疗(包括光动力疗法和光热疗法)已被用作解决细菌感染的无抗生素策略。然而，传统的光疗由于其穿透力有限，无法解决骨骼中的深层组织感染。

因此，研究人员寻求另一种无抗生素策略，利用超声波在人体组织中的穿透力。

HKUMed研究团队发明了一种新的二维(2D)声敏化剂Ti3C2-SD(Ti3+)纳米片。以零维排列的传统声敏化剂在ROS生成中产生有限的效率。

创新的二维声敏剂含有丰富的平面催化位点，当它被超声波信号触发时，可以有效地产生大量的ROS。在被中性粒细胞膜(NM)覆盖后，NM-Ti3C2-SD(Ti3+)纳米片(NM-nano-sheets)可以主动追踪受超声刺激的骨组织中的MRSA细菌。

在动物模型中，新型纳米片在超过99.72%的病例中消除了骨中的MRSA细菌，而抗生素治疗(Vanco)无效。此外，NM-nano片还可以缓解组织炎症，并在骨组织感染得到控制后帮助骨骼修复。此外，NM涂层的纳米片不存在任何急性生物安全问题。

杨伟国教授表示：「我们的设计实现了质的飞跃，声敏化剂中的ROS催化位点已由零维转变为二维。本发明可以显著提高杀菌剂(ROS)的产量。我们还可以考虑将本发明应用于骨癌患者或膀胱炎和腹膜炎患者常见的术后细菌感染。