□ 南京日报/紫金山新闻记者 李花
给细菌“吃”胍盐，使其变成“虚胖子”，运动能力变差。此刻，再用纳米多糖“一搅和”，体质超弱的细菌就变得不堪一击而快速死亡。
近日，国际知名期刊《先进功能材料》刊登了南京林业大学轻工与食品学院、林产化学与材料国际创新高地副教授李程程等人的研究成果，团队研发出一种新型抗菌、抗生物膜材料，并提出一种非常规的抗菌机制，为减轻抗生素耐药性提供了新思路。
“为啥有的抗生素，医生只建议吃几天？就是为了在达到药效的同时防止耐药性的产生。”李程程副教授说，抗生素是人类伟大的发明，但随之而来的困惑就是其耐药难题。
在人类发展史上，细菌感染曾严重威胁着人类的生存和发展。李程程坦言，面对不断进化、越来越狡猾的细菌，人类用于与细菌博弈的抗生素，其“迭代”略显滞后，因为抗生素的研发非常困难，周期也比较长。
目前，研究人员已开发了许多不使用抗生素或低剂量使用抗生素的策略，来治疗细菌感染而减少或阻断细菌耐药性的产生，如基于光响应材料、光动力疗法和光热疗法，开发抗生素佐剂等，这些策略具有治疗迅速、杀菌效果好、较少或不产生耐药性等独特优势。李程程和团队也一直致力开发基于多糖纳米颗粒的新抗菌材料以及挖掘新的抗菌机制。
“我从硕士开始开展乳酸菌多糖相关研究，但关于乳酸菌天然纳米多糖的灵感源于博士期间的一个实验发现。”2015年，一次偶然的机会，正在读博的李程程在电子显微镜下观察到植物乳杆菌LCC-605分泌出一种天然纳米结构的多糖颗粒，直径约为纳米，令她颇为惊喜。
“因为该尺寸的纳米小球是良好的药物载体，同时，这种天然纳米多糖颗粒具有良好的生物相容性和可降解性，可作为生物医用载体材料。”在导师的指导下，她通过功能化修饰以多糖纳米颗粒为载体成功研发出具有光动力抗菌效果的多糖基抗菌剂。
“光动力疗法相对比较安全，利用光敏剂将纳米多糖制备成光敏纳米多糖颗粒后，在可见光的照射下产生活性氧，就会破坏细菌细胞结构，从而对其进行剿灭。”3年前，她又尝试将具有较好抗菌特性的胍盐和纳米多糖“做搭档”。
“经过试验，我们发现，‘吃’完胍盐修饰的纳米多糖小球后的细菌变大了，难道这种新型材料助长细菌变强大？N次实验后发现，细菌虽然变大，却是个‘虚胖子’，同时，它的运动力下降，抵抗氧化应激的能力下降，胍盐修饰的纳米多糖小球进入细菌内‘一搅和’，细菌就变得不堪一击。”在反复实验的过程中，实验者发现，实际上，“吃”了胍盐的细菌，出现“胖”是因为细菌裂变没成功。“细菌细胞分裂是其增殖的主要方式，说明胍盐抑制了它的分裂，那就等于减少了新细菌的产生。”李程程说。
从一个来自乳酸菌中的纳米多糖颗粒，到可以杀死有害细菌的胍功能化纳米颗粒，这项研究历时3年之久。
“遇到的困难还是很多的，比如之前提到，给细菌‘吃’了胍功能化纳米颗粒后，细菌竟然变大了。论文合作者、东南大学吴富根教授就提出，是不是标尺错了导致细菌细胞体积看起来变大了。”多次重复试验后，李程程发现处理后的细菌细胞确实变大了。看似反常规的结果让她费神了许久。但四处查阅资料后，他们猜想这可能是一种新的抗菌机制。最终，转录组分析表明，细菌细胞之所以变大，是因为胍功能化的多糖纳米颗粒抑制了细菌细胞的分裂，扰乱了细菌的正常繁殖状态。
抗菌研究具有较强的应用性，考虑到未来工业化生产，在开展研究时李程程等人就十分注意成本和安全性。“胍功能化纳米颗粒合成策略简单、抗菌机理独特，且已做过动物安全性评价。”李程程表示，希望这种抗菌材料能被广泛应用到实际中去。“比如可将其应用于涂层材料涂于电脑键盘、电灯开关、汽车内饰、服饰鞋袜等，或整合到水凝胶、纺织品、纸张中应用，这样就可以避免细菌滋生和传播。”