ACS Nano：超级细菌的克星来了，通过“分子机器”钻孔，摧毁超级细菌

随着医学进步，人们发现阿莫西林及类似的抗生素不能随便吃，不恰当的使用会造成细菌的耐药性，将原本没那么麻烦的疾病变得棘手。

总有一些狡猾的细菌能躲过抗生素的炮轰，练就一身的多药耐性，称为臭名昭著的“超级细菌”。专家说：“到2050年，这些像噩梦一样的超级细菌每年可能会杀死1千万人，甚至超过癌症；更可怕的是，任何药都难以对付他们。”克雷伯氏肺炎菌，肠杆菌科的一员，就是这样一种超级细菌。它能在短时间内对传统抗生素产生耐药性，因此，急需开发一种非常规抗生素有效对抗这种病原体。

说来天方夜谭，但德州A&M健康科学中心的Jeffrey D. Cirillo教授和莱斯大学的James M. Tour、Richard S. Gunasekera教授真的做到了。他们发现光激发分子钻头（合成了三种，MNM1、MNM2、MNM3）的分子机械运动具有抗菌能力，并且与抗生素美洛培南结合使用，抗菌效果更甚。

让分子钻头作前锋，首先在细菌表面打孔，让抗生素得以穿过细菌的机械屏障进而杀死细菌，在低于临床使用的抗生素浓度下就可对超级细菌产生杀伤作用。细菌本领再大也不能抵御分子钻头，因为这不是单纯的化学效应，而是一种机械行为。这种分子钻头和抗生素的联用为无效抗生素注入了新生命。

相关论文以：Molecular Nanomachines Disrupt Bacterial Cell Wall, Increasing Sensitivity of Extensively Drug-Resistant Klebsiella pneumoniae to Meropenem 为题，发表在《ACS Nano》杂志上。

只有在光激发下，分子钻头才会定向旋转发挥钻头的作用，因此在没有光激发时，即使浓度达到10 µM，仍没有明显的细胞毒性。而单一的分子钻头MNM1在光激发下就能通过机械运动杀死14~17%的K. pneumoniae。

分子钻头还会破坏细菌的内层脂质层，造成机械损伤，并且这种机械损伤不会受到细菌耐药性的影响。与抗生素联用后，在低抗生素浓度4 µg/mL下，能杀死41.7%的K. pneumoniae，增加抗生素浓度至64 µg/mL，致死率达到72%，远高于只使用单一抗生素（10%左右）。在进一步优化分子钻头和抗生素比例后，研究人员能够杀死94%的肺炎病原体。

是药三分毒，较 好只毒体内的病菌，不要毒害正常细胞。于是作者进一步研究了分子钻头对巨噬细胞（哺乳动物免疫细胞的一种）的杀伤作用，发现，在没有光激发情况下，即使浓度是治疗K. pneumoniae 时使用的十倍，分子钻头对巨噬细胞也没有明显的杀伤作用，但是光激发后，细胞毒性略有上升，可能跟365 nm光源本身就能破坏细胞有关。

这篇论文是本周Tour实验室发表的两篇微纳米机器提高疾病治疗能力的论文之一。另一篇发表于ACS Applied Materials Interfaces 杂志，研究人员瞄准并治疗胰脏癌细胞的实验室样本，使用的是对可见光而不是先前使用的紫外光响应的纳米机器。这是另一个巨大的进步，因为可见光不会对周围的细胞造成那么大的损害。