論文DOI：10.1038/s41467-021-22286-x幽門螺旋桿菌是一種革蘭氏陰性、微需氧的螺旋桿狀細(xì)菌，主要定植在人的胃部。它是多種胃部疾?。ɡ缥秆?、胃潰瘍和胃癌）的主要致病因素之一。據(jù)報(bào)道，全球大約50%的人口已經(jīng)感染了幽門螺旋桿菌。三聯(lián)療法，作為臨床治療幽門螺旋桿菌的標(biāo)準(zhǔn)一線療法，通常會(huì)包括一種質(zhì)子泵抑制劑（奧美拉唑）和兩種抗生素（阿莫西林，甲硝噠唑/克拉霉素）。然而，抗生素在胃部的滯留時(shí)間不足、胃酸對(duì)抗生素的降解以及耐藥性細(xì)菌的不斷出現(xiàn)使三聯(lián)療法的治療效果不斷降低。此外，大量服用抗生素會(huì)對(duì)腸道共生菌帶來嚴(yán)重的副作用。B. 納米酶及其抗菌領(lǐng)域的應(yīng)用納米酶，是具有類酶活性的納米材料。納米酶的類過氧化物酶和類氧化酶活性能夠模擬天然酶的功能從而催化高毒性活性氧（ROS）的產(chǎn)生。因此，納米酶，作為新一代的抗菌試劑，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于抗菌領(lǐng)域。但是，大部分的納米酶主要用于生理?xiàng)l件下的殺菌，例如傷口感染。對(duì)于特殊環(huán)境下細(xì)菌的治療，例如胃部的幽門螺旋桿菌，很難實(shí)現(xiàn)有效的治療。這主要是由于在胃部強(qiáng)酸性（pH 0.9-1.5）條件下，納米酶不僅要能夠抵抗胃酸的腐蝕具有很好的穩(wěn)定性，而且還要具有很高的類酶活性，這是大部分的納米酶所不能實(shí)現(xiàn)的。基于幽門螺旋桿菌臨床治療的需求以及納米酶在細(xì)菌治療領(lǐng)域所面臨的問題，我們?cè)O(shè)計(jì)合成了一種新型的多功能石墨納米酶（PtCo@G）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，合成的該石墨納米酶具有pH響應(yīng)的類氧化酶和類過氧化物酶的活性，并且在胃部酸性環(huán)境中仍具有很高的類氧化酶活性。利用石墨納米酶的這一性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了小鼠胃部幽門螺旋桿菌的選擇性治療，并且對(duì)正常組織和共生菌幾乎無毒性。我們通過化學(xué)氣相沉積法（CVD）一步合成了石墨納米酶（PtCo@G）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明PtCo@G能夠抵抗胃酸的腐蝕，具有很好的穩(wěn)定性（圖1d和e）。另外，通過不同的酶作用底物以及在不同pH條件下對(duì)PtCo@G的類酶活性進(jìn)行研究，表明PtCo@G具有pH響應(yīng)的類酶活性，并且在強(qiáng)酸性的胃部環(huán)境中仍具有較高的類氧化酶活性（圖1f-i）。▲圖1. PtCo@G的基本表征及其在模擬胃液中的穩(wěn)定性和類氧化酶活性
接下來對(duì)PtCo@G的體外抗菌活性進(jìn)行研究。為了提高PtCo@G的抗菌效果，我們合成了細(xì)菌靶向分子（CPB），并通過疏水相互作用修飾在PtCo@G的表面，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明修飾了CPB的PtCo@G對(duì)細(xì)菌具有很好的靶向能力（圖2a-d）。并通過各種表征手段證明了體外PtCo@G@CPB對(duì)幽門螺旋桿菌具有很好的抗菌活性，并且對(duì)腸道共生菌（大腸桿菌和乳酸桿菌）幾乎不具有殺菌效果（圖2e-l）。為了進(jìn)一步研究PtCo@G@CPB在體內(nèi)對(duì)幽門螺旋桿菌的治療效果，我們建立了幽門螺旋桿菌侵染的小鼠模型。通過PtCo@G的磁共振成像（MRI）性能對(duì)PtCo@G@CPB在小鼠胃部的滯留時(shí)間進(jìn)行表征（圖3b 和c）。接下來，我們以三聯(lián)療法作為對(duì)照，研究了PtCo@G@CPB對(duì)胃部幽門螺旋桿菌的治療效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明PtCo@G@CPB在體內(nèi)對(duì)幽門螺旋桿菌也具有很好的治療效果（圖d和e）。同時(shí)，我們通過定量實(shí)時(shí)PCR技術(shù)研究了PtCo@G@CPB對(duì)腸道共生菌的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明PtCo@G@CPB對(duì)腸道共生菌幾乎不具有毒性（圖3g和h）。以上是對(duì)文章數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單介紹，詳細(xì)的支持?jǐn)?shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)描述請(qǐng)參考原文。▲圖3. 體內(nèi)PtCo@G@CPB對(duì)幽門螺旋桿菌的治療效果
我們合成的pH響應(yīng)的石墨納米酶（PtCo@G）能夠抵抗極端環(huán)境的腐蝕，仍具有很好的類氧化酶活性，并且對(duì)胃部的幽門螺旋桿菌具有很好的治療效果，同時(shí)對(duì)正常組織和腸道共生菌幾乎不具有毒性，有望解決幽門螺旋桿菌臨床治療過程中所存在的問題。另外，該研究工作為納米酶在特殊環(huán)境中的治療也提供了新的研究思路。
