關鍵詞：光療，抗菌，氧化鋅納米粒子
納米材料在生物傳感器、藥物遞送、熱力學和診斷等各種生物醫學方面的應用正在急劇擴大。納米材料，由於其獨特的物理和化學性質既可以作為運送藥物的運輸工具也可以作為活性治療劑。然而，納米材料在長期暴露時的潛在毒性是值得懷疑的，這種治療將被選擇性地用於抑制受影響的組織，同時使周圍的宿主細胞保持健康和完整。這需要納米顆粒在特定的目標生物體中被激活。目標特異性通常取決於特定的環境信號，例如溫度、pH、氧化還原特性、酶代謝等，這些信號可以通過應用外部刺激如化學刺激或物理刺激來調節。
光介導的治療，即光動力療法(PDT)，涉及光敏劑，其可以被光子能量激活，隨後產生光激活的氧化還原物種和/或活性氧物種(ROS)用於治療。使用光源的時空定位很大程度上避免了治療過程中潛在的副作用。此外，利用近紅外光研究光活性藥物的治療效果，可以為利用生物光學透明窗提供新的途徑。關於用於癌症靶向和成像應用的多功能近紅外試劑有很多報道，顯示出巨大的臨床應用潛力。
具有獲得性多藥耐藥性的病原菌的出現預示著後抗生素時代的到來，這是世界範圍內一場令人擔憂的危機。美國疾病控制和預防中心最近的一份報告指出，僅在美國，每年至少有兩百萬人遭受細菌感染，這些細菌感染對抗生素具有耐藥性。不同的納米材料，如銀納米顆粒具有前所未有的抗菌活性，並且通常被認為是納米抗生素。這個術語是為顯示出直接抗菌活性或提高抗菌藥物的有效性和安全性的納米材料而創造的。納米抗生素細胞內化後在靶組織中持續釋放和均勻分佈，從而減少了副作用和患者依從性。然而，為了儘量減少可能的副作用和併發症，刺激響應性是必要的。
此外，包括醫療器械中導管相關泌尿道感染、下呼吸道感染和外科部位感染在內的衛生保健相關感染通常與革蘭氏陽性細菌有關，例如金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌和相關的生物膜。生物膜是被封裝在多糖、蛋白質、核酸和脂質的保護性基質內的不動細菌的動態群落，形成通常附著在表面或彼此之間的緊湊結構。消除生物膜方面的挑戰可能是由於存在細胞外聚合物物質，這些物質阻止小分子治療劑滲透到生物膜中。細菌生物膜的去除可以通過植入物表面的納米材料塗層來實現。生物膜與納米材料的系統相互作用，通過有效地吸收和積累抗菌劑進入生物膜網絡，提供了增強的治療功效。
利用生物膜、慢性感染或傷口的固有酸性微環境，可以製備pH敏感的納米療法。氧化鋅納米粒子（ZnO NPs）在較低pH下的優異溶解性使其成為藥物傳遞應用的納米載體。ZnO NPs還有更大的生物相容性。儘管ZnO NPs具有成本低、細胞毒性小等優點，作為藥物傳遞載體具有廣闊的應用前景，但其寬禁帶（3.3eV）的半導體性質表明其只能通過紫外光激活，這最終限制了其臨床應用。與有機光敏劑共軛的無機金屬氧化物納米粒子形成一類新的納米雜化物，顯示出比單獨同類化合物優越的活性。有學者發現，使用ZnO和可見光活性光敏劑(原卟啉、藍光活性和孟加拉玫瑰、綠光活性)可增強ROS的生成。
近日，印度學者Samir Kumar Pal領導的研究團隊使用角鯊鹼（SQ）染料作為感光材料，把SQ共價連接到ZnO納米顆粒表面，形成ZnO-SQ納米雜化材料。研究發現，ZnO-SQ產生的光活化活性氧（特別是單態氧）對臨床上重要的金黃色葡萄球菌具有顯著的抗菌作用。詳細的研究表明，細胞膜破壞有納米顆粒內化協同參與，隨後光誘導細胞內ROS生成，這導致納米雜種前所未有的95％的細菌殺滅活性。此外，細胞毒性和溶血試驗顯示了光活性納米雜化材料固有的生物相容性。這項研究對於治療致命的藥物抗藥性感染和根除人工種植體內形成的生物膜是非常有前途的。DOI: 10.1021/acsomega.8b00716
