科罗拉多大学博尔德实验室，团队负责人Anushree Chatterjee（右），第一作者Colleen Courtney（左）和Peter Otoupal，Chatterjee实验室（中心）的成员。 [图片：科罗拉多大学，博尔德]

在全球范围内多重耐药的细菌感染一直受到广泛关注。 通过大肠杆菌和肺炎克雷伯杆菌的耐药菌株，使得世界卫生组织呼吁“对高优先级（1级）有效抗生素的临床类细菌病原体迫切需求”的紧要性。

目前来自美国科罗拉多州博尔德大学的研究人员声称，他们已经开发了基于细胞内光活化量子点（QDs）的平台，可以解决这个问题。 在该方法中，QDs在活细胞内部产生一种超氧化物，可作为一种吸盘冲击、减弱超级细菌，使超级细菌更容易受到现有抗生素的攻击。

据博尔德团队介绍，QD平台使得“体外多药耐药（MDR）分离株”感染抗生素耐药性降低了1,000倍。 在隐杆线虫(一种微型蠕虫)的动物样本试验中，由超氧化物产生的细胞内光活化量子点与抗生素环丙沙星的组合降低了蠕虫在肠道中的细菌负荷，而不仅仅单独使用抗生素进行治疗。 团队负责人Anushree Chatterjee说，QD平台有朝一日可以为临床医生提供“一种适应于多方面并且治疗效果佳的方法，用于治疗现有治疗方法无能为力的感染情况”。

压倒性的细菌防御

在正常细菌有氧呼吸期间，活性氧（ROS）是以低水平值存在的。 细菌通过产生抗氧化剂来控制细菌从而控制活性氧的水平值。 然而，升高活性氧的水平值可以压倒细菌的抗氧化防御。 这种氧化应激过程是有毒的，可导致细菌的DNA损伤。

Chatterjee及其同事利用活性氧的毒性方法，通过使用Qds平台来按需生产大量的细胞内超氧化物（特别有害的活性氧）。 他们说，超氧化物歧化可减弱体外多药耐药细菌，使蠕虫更容易受到现有抗生素的侵害。

该组“定制的氧化还原”活化量子点由碲化镉制成，相当小（直径小于3纳米），以便通过细胞壁上的孔轻易进入细菌。 量子点可以用特定波长的光来开启和关闭，并且调整来自分子氧的超氧自由基的氧化电位。

利用冲击力

在大肠杆菌，肺炎克雷伯杆菌和肠炎沙门氏菌中的临床MDR分离物的体外测试期间，研究人员发现，在超过75％的测试中，超氧化物生成的量子点与抗生素结合产生了相互协同的作用。 在这些协同组合中，他们观察到临床分离株感染的有效抗生素耐药性降低了1,000倍。 在用隐杆线虫的动物试验中，研究人员发现，与仅使用环丙沙星相比，用超氧化物产生量子点和环丙沙星组合治疗时，增强了蠕虫的MDR细菌感染机会。

该小组表示，其针对临床MDR分离物和用隐杆线虫进行的试验结果显示了超氧化物产生的效果，以增强抗生素的活性并抵抗高耐药细菌病原体。

研究人员表示,他们的QD技术与以前的抗生素治疗不同，可以在细胞内以高度特异性工作。 Chatterjee补充说，QD技术的价格便宜，不需要开发新的抗生素，并且非常容易推广。相对于传统基于小分子的抗生素，这必将是一个显著的优势。 该团队认为该技术将最终将被用作治疗各种感染和其他治疗应用的技术平台。

来源：https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2017/october/boosting_antibiotic_potency_with_light/

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