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  實(shí)現(xiàn)革蘭氏陰性菌和陽性菌的選擇性殺傷一直是治療細(xì)菌感染領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。這是因?yàn)楫?dāng)前普遍用于治療細(xì)菌感染的藥物是廣譜抗生素。它們在殺死特定致病菌的同時(shí)，還會無差別地殺傷其他細(xì)菌，從而細(xì)菌耐藥性廣泛產(chǎn)生，極大地削弱了抗生素的治療效果，嚴(yán)重威脅著人們的生命健康。因此，開發(fā)能選擇性殺傷革蘭氏陰性菌和陽性菌的新型抗菌藥物，能有效預(yù)防抗生素的濫用，減緩細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生，對治療細(xì)菌感染具有十分重要的意義。目前，這類藥物大多只能做到對革蘭氏陰性菌或陽性菌單一種類的選擇性殺傷，國內(nèi)外關(guān)于同時(shí)實(shí)現(xiàn)選擇性殺傷這兩類細(xì)菌的報(bào)道很少，而且，還沒有工作系統(tǒng)地探究過實(shí)現(xiàn)雙重選擇性的殺菌機(jī)理。

 圖1：類磷脂AIE分子結(jié)構(gòu)和可能的選擇性抗菌機(jī)理。

圖3：AIE分子對細(xì)菌膜的選擇性破壞情況。

  作者還深入研究了這一雙重選擇性的抗菌機(jī)理。作者認(rèn)為這是兩類細(xì)菌外層膜結(jié)構(gòu)差異和AIE分子的納米尺寸效應(yīng)共同影響的結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)AIE分子與細(xì)菌膜之間主要存在著兩種相互作用，一是疏水作用，二是尺寸效應(yīng)。這些AIE分子能在溶液中自組裝形成不同尺寸的納米顆粒，碳鏈越長，尺寸越大。當(dāng)AIE分子在與陽性菌作用時(shí)，尺寸效應(yīng)占主導(dǎo)。由于陽性菌外層肽聚糖層很厚（~80 nm），能阻擋大尺寸納米顆粒進(jìn)入到磷脂內(nèi)膜，長碳鏈AIE分子形成的納米顆粒被阻攔在肽聚糖層之外，少量附著在細(xì)菌膜表面，無法對磷脂內(nèi)膜造成破壞，不具備殺傷陽性菌的能力；相反地，短碳鏈AIE分子形成的納米顆粒尺寸小，能穿過肽聚糖層到達(dá)磷脂內(nèi)膜，從而破壞膜結(jié)構(gòu)，高效地殺死陽性菌。另一方面，AIE分子在與陰性菌作用時(shí)，疏水作用占主導(dǎo)。這是因?yàn)闊o論碳鏈長短，AIE分子都能接觸到陰性菌最外層的磷脂外膜，當(dāng)碳鏈越長時(shí)，疏水作用越強(qiáng)，結(jié)合到磷脂膜上的量也越多，從而，破壞膜的能力越顯著。因而，長碳鏈的AIE分子能有效殺死陰性菌，而短碳鏈的AIE分子對陰性菌不具備抗菌能力。此外，考慮到這種外層膜結(jié)構(gòu)差異普遍存在于革蘭氏陰性菌和陽性菌細(xì)菌膜中，作者還考察了AIE分子對其他種類的革蘭氏陰性菌和陽性菌的殺傷結(jié)果，也發(fā)現(xiàn)了類似的雙重選擇性抗菌結(jié)果，側(cè)面論證了該作用機(jī)理的正確性。

  該論文不僅得到了高效地雙重選擇性殺傷革蘭氏陰性菌和陽性菌的抗菌劑，還揭示了雙重選擇性的抗菌機(jī)理，為后續(xù)選擇性抗菌劑的研發(fā)提供了理論支持。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.2c05821