pi染色检测细胞凋亡原理(pi染色检测细胞凋亡参数)

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pi染色检测细胞凋亡原理(pi染色检测细胞凋亡参数)

第一作者:Chen Yongjiu

通讯作者:Zheng Nanfeng,Liu Sijin

通讯单位:厦门大学中国科学院大学

研究速览

近期,厦门大学和中国科学院大学科研团队在NPG ***sia Materials上发表了有关两亲性银纳米团簇对多重耐药性细菌(MDRB)的抗菌研究工作。抗生素的滥用致使了MDRB的产生,对人类的健康构成了严重的威胁,寻找对抗MDRB的非抗生素方案已经迫在眉睫。银纳米材料(***gNPs)是常用的非抗生素型抗菌材料,然而,其MDRB的杀灭能力仍有待加强。针对这些问题,该论文利用超小尺寸的银纳米团簇(***gNCs)作为抗菌材料,实现了对于MDRB(铜绿假单胞菌,P. aeruginosa)灭活。***gNCs抗菌剂的特点在于:一方面,由于两亲性配体的存在,***gNCs相对容易与细胞膜结合并从而实现内吞;另一方面,***gNCs的纳米簇结构可以产生大量的活性氧(ROS),进一步提升其抗菌活性。总而言之,***gNCs基抗菌剂在杀灭MDRB方面表现出了巨大的前景。

要点分析

要点一:成功合成了两亲性的***gNCs: ***gNCs在H2O和CH2Cl2中均表现出良好的溶解性。

要点二:两亲性使得***gNCs更容易被细菌摄取:亲水性抗菌剂(如***gNPs穿过细菌膜时,会被细菌膜的疏水基团所阻碍(范德华力),必须克服更多的能量才能穿透膜。而两亲性***gNCs则可以顺利穿过细菌膜。从而更容易被细菌摄取。

图文导读

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图1:(a)不同因素的对MIC值(最低抑菌浓度)的影响。(b)不同尺寸对于不同菌株的MIC值的影响。(c)***gNPs(#1和#2)和***gNCs结构示意图。(d)溶于水和CH2Cl2的***gNPs和***gNCs的图像,反映了它们的亲水性和两亲性特征。(e)***gNPs#1、***gNPs#2和***gNCs的紫外/可见光吸收光谱。

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图2.(a)从OD600=0.1开始,记录细菌随时间的生长曲线,***gNPs和***gNCs浓度为6.4μg/mL的***gNPs和***gNCs。(b)以3.2μg/mL和6.4μg/mL的***gNPs#1、***gNPs#2和***gNCs处理细菌24h后的抗菌性能对比图像,以及(c)CFU(菌落数量)计数。

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图3.(a)和(b)***gNCs和***gNPs类过氧化物酶性质的测定。TMB(3,3',5,5’-四甲基联苯胺)反应在370和652nm处的颜色变化和最大吸光度值。(c)P. aeruginosa细胞在暴露于6.4μg/mL的***gNPs和***gNCs后随时间的相对ROS生成。(d)P. aeruginosa细胞在暴露于6.4μg/mL的***gNPs和***gNCs,6h后产生的***TP总量。(e)根据OD600值将细菌数量标准化,测定6.4μg/mL***gNPs和***gNCs作用6h后P. aeruginosa细胞的相对***TP产量。

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图4.(a)TEM图像显示了6h后***gNCs和***gNPs与P. aeruginosa细胞的相互作用。蓝色箭头表示细胞外的聚集颗粒,红色箭头表示细胞内的***gNCs,橙色箭头指向细菌碎片。放大的图像显示了***gNCs、***gNPs和细菌之间的详细相互作用。(b)用6.4μg/mL的***gNPs和***gNCs对P. aeruginosa处理6小时后,对细胞壁/膜进行丙啶(PI)染色(红色)。共聚焦显微镜观察图像(×600,原始放大倍数)显示损伤程度。(c)PI染色阳性细菌的数量。(d)用***gNPs和***gNCs处理6h后的MD***(丙二醛,脂质过氧化的产物)水平。(e)和(f)6h后P. aeruginosa对***gNPs和***gNCs的摄取量,(e)***g的总质量,(f)与细菌膜结合的***g的质量。(g)***gNCs和***gNPs的与膜结合***g与总量***g之间的比率。

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图5.(a)***gNPs,***gNCs和细菌膜的相互作用示意图。(b)***gNPs/***gNCs和LPS/DPPE分子之间的相互作用能。负值表示吸引相互作用,正值表示排斥相互作用。

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图6.(a)使用***gNPs和***gNCs治疗由P. aeruginosa引起的肺部感染小鼠的实验步骤的示意图。(b)使用不同材料治疗的小鼠48h的存活率。(c)用***gNPs和***gNCs治疗48h后,对小鼠支气管肺泡灌洗液的CFU值。(d)用***gNPs和***gNCs治疗7天后,对小鼠肺切片进行H&E染色图像。(e)用***gNPs和***gNCs治疗后小鼠血清中的胆红素的总量。

结论

综上所述,尺寸较小的***gNCs对耐药性P. aeruginosa的抑制作用优于常规***gNPs,展现出对于耐药细菌灭活的潜力。主要结论如下:

1. 含两亲配体的***gNCs相对于***gNPs更容易穿过细菌外膜,可造成膜损伤,从而增强了***gNCs与细菌细胞内生物分子相互作用的可能性。

2. ***gNCs具有较强的过氧化物酶活性和促进活性氧生成的能力。因此,***gNCs对耐药性P. aeruginosa表现出优异的抗菌性能。

3. ***gNCs具有良好生物相容性,并且对于由P. aeruginosa导致的肺炎小鼠具有良好治疗效果。

全文链接:https://doi.org/10.1038/s41427-020-00239-y

参考文献:Yongjiu Chen, Liting Ren, Lingxiao Sun, Xuan Bai, Guoqiang Zhuang, Bin Cao, Guoqing Hu, Nanfeng Zheng and Sijin Liu. ***mphiphilic silver nanoclusters show active nano–bio interaction with compelling antibacterial activity against multidrug-resistant bacteria. NPG ***sia Materials, 2020, 12(1): 1-15.

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