2018（第3届）抗菌科学与技术论坛大会2018年11月24日-25日在北京西郊宾馆举行。中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚研究员、南开大学史林启教授、中国科学院化学研究所王树研究员、北京化工大学徐福建教授、东华大学朱美芳教授分别以《新型人工酶-纳米酶在生物医学应用中的新进展》、《自适应纳米递送系统抗细菌生物被膜的感染》、《快速、高效抗菌高分子材料研究》、《医用材料表面可控功能化及抗菌材料》、《磷酸锆负载小尺寸纳米Cu2O杂化材料的制备及其在PET纤维中的应用》为主题进行了大会报告。
纳米酶是指具有酶催化活性的纳米材料。对比天然酶，纳米酶具有价格便宜、制备工艺简单、稳定性好、循环利用率高等优势。曲晓刚研究员在报告中介绍了他们课题组近期在利用纳米酶的作用机制及其在杀菌、细胞抗氧化、疾病治疗及细胞培养和释放等方面的最新研究进展。
细菌感染会引起多种疾病，80%的感染与细菌生物被膜相关。此外，各类插管、人工关节等植入性生物材料表面也易形成细菌生物被膜感染。生物被膜的凝胶状基质具有屏障效应，多种细菌共存，耐药性强，单纯的抗生素治疗不能有效抑制这类感染，严重影响了人类健康。自适应纳米递送系统能在正常生理条件下具有良好的生物相容性，通过微环境响应，在生物被膜附近富集并穿透生物被膜，并通过生物被膜内部富含的酯酶降解，快速释放负载的抗生素，实现细菌周围的局部药物浓度高出其MBC，从而快速杀灭细菌。针对多重耐药病原菌，史林启教授团队设计了负载有光敏剂的混合壳层胶束，利用其富集，穿透并停留在生物被膜内部的特性，成功实现了对多重耐药性生物膜的光照杀灭。此外史林启教授团队还构建了小鼠体内多重耐药细菌感染模型，证明该体系能够通过血液循环，靶向性地在感染部位富集，通过光照后有效杀灭感染部位的细菌，治疗效率高于万古霉素，在治疗完成后，胶束能够快速地从体内清除。
目前集识别、成像与治疗功能于一体的多功能生物医药体系有望成为重大疾病诊断与治疗的新策略。王树研究员在报告中指出，他们课题组的主要研究内容是设计合成新型有机共轭分子材料，并探索其在生物识别、细胞成像以及疾病治疗领域的新应用。为此，他们一是设计合成了系列共轭聚合物荧光探针，研究了它们的生物相容性，筛选了三类具有较低细胞毒性的水溶性聚合物（聚芴、聚噻吩与聚苯撑乙烯）。二是设计构建了兼具细胞成像与抗菌、抗癌作用的共价连接卟啉基团的水溶性聚噻吩衍生物，光照下该体系产生活性氧，可有效的杀伤病原菌与肿瘤细胞，同时通过聚合物在细胞中成像位置的不同可实现对活细胞以及凋亡细胞的有效识别。三是设计并合成了含有季铵盐与PEG侧链的PPV衍生物，特殊的结构使其具有选择性结合细菌，而不结合细胞的特性，实现了对细菌的选择性识别与成像，同时可通过光动力机制杀伤细菌而对细胞没有损伤作用。他们通过能量转移机制，发展了无需外界光源照射的光动力治疗新模式，克服了光动力疗法中光源不能透过深部组织的缺点，该技术成功实现了对病原菌以及裸鼠体内肿瘤生长的有效抑制。最近他们课题组还提出并构建了可逆抗生素超分子组装体系，通过组装与解组装过程，抗菌治疗时“开启”抗生素活性，治疗后“关闭”其抗菌活性。抗菌实验表明，该策略能有效地延缓耐药性病原菌的生成。这些结果为设计基于共轭聚合物的识别、成像与疾病治疗多功能体系提供了新思路。
生物医用材料表面功能化的关键科学问题在于表面功能性的设计与可控性调控。传统的物理涂覆和化学接枝的方法存在稳定性差、可控性低、灵活度不高等缺点，因此通过表面可控活性聚合进行表面功能化的方法，可以在生物医用材料表面可控、灵活、高密度地接枝聚合物刷，以实现表面功能的可控修饰。徐福建教授课题组在医用材料表面不同种类聚合物刷的构建、利用表面聚合物刷进行生物分子偶联、纳米粒子表面进行聚合物刷功能化、表面抗菌功能化和表面功能化的应用研究等方面进行了系列研究工作。生物医用材料的性能与其表面性质直接相关，对其表面结构进行精确调控是改善其性能的基础。因此，表面可控功能化对于生物医用材料领域的研究具有重要的意义。通过表面可控功能化，能够提高医用材料的生物学性能，为高性能医用材料的研究与产业化打下基础。
朱美芳教授课题组采用磷酸锆(ɑ-ZrP)为模板，将超小粒径的纳米氧化亚铜（Cu2O）负载与磷酸锆表面，成功的制备了Cu2O@ZrP纳米杂化材料。朱美芳教授在报告中介绍了一种简单的利用乙二胺四乙酸二钠（EDTA）作为螯合剂、ZrP作为模板，制备Cu2O@ZrP纳米杂化材料的方法。他们利用EDTA的配位作用，将其吸附于磷酸锆的表面，同时固定溶液中的Cu2+，防止Cu2O晶种在生长过程中团聚成较大的颗粒。此外，片状的ZrP作为模板进一步抑制了Cu2O的生长。通过二者的协同作用，可以发现在Cu2O@ZrP纳米杂化材料中，粒径约为4 nm的Cu2O均匀的生长于ZrP片层上。Cu2O@ZrP纳米杂化材料表现出良好的抗菌性能。通过原位聚合法制备了PET/Cu2O@ZrP抗菌树脂，熔融纺丝制备了PET/Cu2O@ZrP抗菌纤维。Cu2O@ZrP杂化材料实现了功能相在聚酯基体中的均匀稳定分散，并实现了功能相效能的有效传递。这些结果表明Cu2O@ZrP纳米杂化材料作为抗菌材料具有广阔的应用前景。
