納米酶是一類具有酶一樣高效催化性能的無機納米顆粒。其中，可以模擬氧化酶、過氧化酶等原位催化生成活性氧物種的納米酶，被認為是一類具有廣闊應用前景的新型抗菌劑。由于活性氧物種能通過氧化作用同時破壞多種對細菌細胞正常生理活動至關重要的生命物質(zhì)（如核酸，蛋白，脂質(zhì)），納米酶被認為能高效清除抗藥性細菌，并能延緩細菌抗藥性的出現(xiàn)。由于活性氧物種無法區(qū)分細菌和哺乳動物細胞，納米酶失去了理想抗菌劑所必需的選擇性。
       中國科學技術大學合肥微尺度物質(zhì)科學國家研究中心、化學與材料科學學院的陽麗華課題組與熊宇杰團隊合作，提出了構建高效低毒抗菌納米酶的新策略:表面結合的活性氧產(chǎn)生用于選擇性抗菌作用的納米酶。

       為了檢驗這一策略是否成立團隊首先設計了一系列銀鈀合金（AgPd）納米籠，并從中篩選出了能高效地原位催化生成表面吸附態(tài)活性氧物種的AgPd0.38納米籠作為模型納米酶。
       Ag納米顆粒，Ag納米立方體和AgPd納米籠的制備
       通過使用檸檬酸鹽作為表面活性劑和抗壞血酸作為還原劑來合成Ag納米顆粒。在100 mL燒瓶中，通過緩慢加入0.1 mol / L NaOH溶液，將40.0 mL含有檸檬酸三鈉（3.0×10 -3 M）和抗壞血酸（6.0×10 -4 M）的水溶液調(diào)節(jié)至pH值11 。在35℃水浴中，以1000rpm的攪拌速度將0.4mL的AgNO 3水溶液（0.1M）加入到燒瓶中。反應溶液的顏色立即從無色變?yōu)樯钭厣?5分鐘后，通過流動冷水幾分鐘終止反應。最后，將Ag納米顆粒離心（850× g， 10分鐘）。并用去離子水洗滌幾次，以去除多余的表面活性劑和雜質(zhì)。
       Ag納米立方體是通過以下步驟合成的，將20 mL乙二醇（EG）添加到50 mL圓底燒瓶中，并在油浴中磁力攪拌下加熱至150°C，持續(xù)1小時。首先將硫化氫鈉（NaHS）（3 mM，0.24 mL）注入加熱的溶液中，4分鐘后，加入HCl溶液（3.5 mM，2 mL），然后加入聚（乙烯基吡咯烷酮）（PVP，20 mg / mL，5 mL，MW = 55,000）。再過2分鐘后，三氟乙酸銀（CF 3將282 mM，1.6 mL COOAg快速加入混合物中。所有試劑均在乙二醇中新鮮制備。通過改變反應時間并監(jiān)測紫外可見分光光度計測量的LSPR峰位置，可以很好地控制Ag納米立方體的邊緣長度。一段時間后，將溶液浸泡在冰水浴中淬滅，而無需停止攪拌。最后，收集得到的樣品，并用乙醇和去離子水通過離心幾次純化，然后再分散在去離子水中以進一步使用。
       AgPd納米籠是通過Ag納米立方體與氯鈀鉀（K 2 PdCl 4）之間的電流置換反應過程合成的。在磁力攪拌下，在與回流冷凝器連接的50 mL圓底燒瓶中，將含有200 mg PVP的去離子水（20 mL）加熱至90°C。銀納米立方體的水溶液（1毫克/毫升，0.5毫升）加入到燒瓶中并10分鐘后，K 2的PdCl 4（0.5毫摩爾）緩慢地通過使用投進以0.4mL /分鐘的速率將溶液注射泵。AgPd中空納米結構的不同摩爾比與K 2 PdCl 4的體積和濃度有關，以及下降率。將燒瓶置于冰水浴中終止反應，并在整個過程中保持攪拌。固體氯化鉀將少量灑入該溶液直至氯化銀溶解和有Cl的過飽和去除- ，這將有助于得到納米籠的定義良好的中空結構。通過離心將所得溶液用去離子水洗滌五次，然后再分散在去離子水中以進一步使用。

       為了檢查納米顆粒的形態(tài)，將一滴納米顆粒的水懸浮液添加到一塊碳包銅板上，在環(huán)境條件下干燥，然后在透射電子顯微鏡（TEM）上觀察（Hitachi H-7700操作在100 kV下工作，而JEOL JEM-2100F在200 kV下工作以進行EDS映射和HRTEM）。
       為了測量納米粒子的元素組成，將納米粒子用王水溶解（HCl / HNO 3 ?= 3：1，體積比），然后用感應耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP）對所得溶液進行金屬含量定量分析-MS）
       為了確認納米顆粒的結構，通過X射線粉末衍射（XRD）進一步表征納米顆粒。
       為了監(jiān)測納米顆粒的尺寸和表面Zeta電位，將納米顆粒分散到Millipore水中至最終濃度為10μg/ mL，然后使用納米顆粒分析儀（Nano ZS90，Malvern）對所得分散體進行動態(tài)光散射測量）。在72小時內(nèi)監(jiān)測1×PBS或Mueller-Hinton（MH）肉湯中納米顆粒的膠體穩(wěn)定性。
       體外抗菌實驗結果顯示AgPd0.38納米籠能借助于其表面原位生成的活性氧物種，實現(xiàn)對細菌包括抗藥性細菌的高效清除（在4-16ug/mL即可實現(xiàn)99.9%的細菌殺滅效率），且經(jīng)多次反復使用也未見導致細菌抗藥性出現(xiàn)。與此同時，體外細胞毒性實驗結果顯示AgPd0.38納米籠對多種哺乳動物細胞均無毒性。進一步地，小鼠傷口感染模型實驗結果顯示，AgPd0.38納米籠的這種高效低毒抗菌性質(zhì)在復雜的生理環(huán)境中仍然有效。

       這項工作首次提出了一種高效低毒抗菌納米酶的構建策略，有望促進生物相容性納米酶的應用研究并有助于應對細菌抗藥性危機。