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 Asia 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（AgNPs）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（AgNCs）作为抗菌材料，实现了对于MDRB（铜绿假单胞菌，P. aeruginosa）灭活。AgNCs抗菌剂的特点在于：一方面，由于两亲性配体的存在，AgNCs相对容易与细胞膜结合并从而实现内吞；另一方面，AgNCs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，AgNCs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AgNCs: AgNCs在H2O和CH2Cl2中均表现出良好的溶解性。

要点二：两亲性使得AgNCs更容易被细菌摄取：亲水性抗菌剂（如AgNPs）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AgNCs则可以顺利穿过细菌膜。从而更容易被细菌摄取。

图文导读

pi染色检测细胞凋亡原理（pi染色检测细胞凋亡参数）

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）AgNPs（#1和#2）和AgNCs结构示意图。（d）溶于水和CH2Cl2的AgNPs和AgNCs的图像，反映了它们的亲水性和两亲性特征。（e）AgNPs#1、AgNPs#2和AgNCs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，AgNPs和AgNCs浓度为6.4μg/mL的AgNPs和AgNCs。（b）以3.2μg/mL和6.4μg/mL的AgNPs#1、AgNPs#2和AgNCs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）AgNCs和AgNPs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AgNPs和AgNCs后随时间的相对ROS生成。（d）P. aeruginosa细胞在暴露于6.4μg/mL的AgNPs和AgNCs，6h后产生的ATP总量。（e）根据OD600值将细菌数量标准化，测定6.4μg/mLAgNPs和AgNCs作用6h后P. aeruginosa细胞的相对ATP产量。

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图4.（a）TEM图像显示了6h后AgNCs和AgNPs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AgNCs，橙色箭头指向细菌碎片。放大的图像显示了AgNCs、AgNPs和细菌之间的详细相互作用。（b）用6.4μg/mL的AgNPs和AgNCs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AgNPs和AgNCs处理6h后的MDA（丙二醛，脂质过氧化的产物）水平。（e）和（f）6h后P. aeruginosa对AgNPs和AgNCs的摄取量，（e）Ag的总质量，（f）与细菌膜结合的Ag的质量。（g）AgNCs和AgNPs的与膜结合Ag与总量Ag之间的比率。

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图5.（a）AgNPs，AgNCs和细菌膜的相互作用示意图。（b）AgNPs/AgNCs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AgNPs和AgNCs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AgNPs和AgNCs治疗48h后，对小鼠支气管肺泡灌洗液的CFU值。（d）用AgNPs和AgNCs治疗7天后，对小鼠肺切片进行H&E染色图像。（e）用AgNPs和AgNCs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AgNCs对耐药性P. aeruginosa的抑制作用优于常规AgNPs，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AgNCs相对于AgNPs更容易穿过细菌外膜，可造成膜损伤，从而增强了AgNCs与细菌细胞内生物分子相互作用的可能性。

2. AgNCs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，AgNCs对耐药性P. aeruginosa表现出优异的抗菌性能。

3. AgNCs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. Amphiphilic silver nanoclusters show active nano–bio interaction with compelling antibacterial activity against multidrug-resistant bacteria. NPG Asia Materials, 2020, 12(1): 1-15.

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............试读结束............

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