化脓性肝脓肿（PLA）是一种侵袭性细菌感染，它是肝实质的化脓性感染，可能引起严重的并发症。临床上抗生素是治疗肝脓肿的主要方法，但因为早期抗生素的滥用，越来越多的细菌对抗生素表现出较低的敏感性，耐药细菌的种类和数量逐渐增加，甚至出现多重耐药性（MDR）细菌和高毒性致病性细菌。因此寻求新型高效抗菌剂显得尤为重要，迫切需要开发出高效的基于非抗生素的抗细菌性肝脓肿的策略。
最近有研究表明临床研究发现，镓离子能够抑制实验动物体内的多种病原体生长，有效防治细菌感染。其抗菌活性的药理基础不同于抗生素，它依靠镓元素与铁元素高度相似的化学拟态，迷惑生物体的识别系统，进而在菌体内取代铁元素，影响细菌铁代谢以杀伤细菌。但是，现有关于镓抗菌剂的研究以离子形式居多，虽然取得了一定的进展，但是仍然存在一定问题。一方面，镓离子生理条件下易水解为各种形式的羟基化合物，严重阻碍其在体内广泛应用；另一方面，镓离子对感染部位的递送效率低，不利于体内靶向治疗。因此，尽管镓化合物有着优秀的生物相容性，但是迄今为止几乎没有关于镓基药物实现靶向治疗细菌感染疾病的报道。
近期，浙江大学转化医学研究院周民教授课题组在国际知名期刊Bioactive Materials上发表文章“Bioactive Materials, 'Ultrasmall Ga-ICG Nanoparticles Based Gallium Ion/Photodynamic Synergistic Therapy to Eradicate Biofilms and against Drug-Resistant Bacterial Liver Abscess” (IF=14.593)：基于超小Ga-ICG纳米粒子的镓离子/光动力协同治疗以清除生物膜和治疗耐药细菌性肝脓肿。
本研究设计了一种通过自组装过程连接的生物相容性非抗生素超小纳米颗粒（ICG-Ga NPs）。该纳米颗粒采用了临床批准的镓（III）和吲哚菁绿（ICG），因此具有良好的生物相容性，有着更好的临床应用前景。同时，ICG具有主动肝脏靶向的特性，在临床上可用于肝功能的诊断，因此，该纳米颗粒可以高效地靶向到肝脏部位，减少对其他组织器官的毒副作用。此外，ICG还是一种光敏剂，基于其在近红外激光照射下产生活性氧的能力，可用于光动力疗法。近红外光在组织中的穿透深度较大，且受生物组织本底的影响较小，可作为一种优良的体内组织穿透剂。在治疗过程中，经过近红外光照射，ICG分子产生ROS，导致细菌氧化损伤起到杀菌作用。同时，光动力效应也破坏了细菌膜，并进一步促进了镓离子的内吞作用。然后，镓离子替代细菌细胞中的铁，破坏细菌铁的代谢。光动力作用和铁代谢破坏作用两者发生协同，展现出对细菌的优异杀伤效果。ICG-Ga NPs在体外和体内均显示出对广谱β-内酰胺酶大肠杆菌（ESBL E. coli）的优异治疗效果。在肝脓肿模型中，ICG-Ga NPs结合近红外光照射，有效地减少了肝脏的细菌负荷，并显著地提升了小鼠的生存概率。本研究为对抗MDR细菌感染的肝脓肿提供了有效策略。该药物具有肝脏靶向特性和良好的生物安全性，具有优秀的抗菌性能，有望用于MDR细菌引起的肝脓肿治疗。
浙江大学医学院附属第二医院/浙江大学转化医学研究院硕士研究生谢婷婷、博士生祁宇宸、博士后李杨杨为该论文的共同第一作，周民研究员是论文的通讯作者。上述研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省重点研发计划项目等基金，以及浙江大学眼科医院、现代光学仪器国家重点实验室的大力支持。
原文信息：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X21001432
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