Zellwandbindungsstrategien basierend auf Cu3SbS3-Nanopartikeln zur selektiven Eliminierung von Bakterien und zur Förderung der Heilung infizierter Wunden

Die Nutzung von Nanomaterialien als Alternative zu Antibiotika, mit einem Schwerpunkt auf der Gewährleistung hoher Biosicherheit, hat sich als vielversprechende Strategie zur Bekämpfung der Antibiotikaresistenz herausgestellt. Dennoch liegt die Herausforderung in dem ungezielten Angriff von Nanomaterialien auf sowohl bakterielle als auch mammalische Zellen, was ihre Praktikabilität einschränkt. Hier wurden Cu3SbS3-Nanopartikel (NPs) entdeckt, die reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugen können und in der Lage sind, Bakterien selektiv zu adsorbieren und zu eliminieren, ohne offensichtlichen Schaden an mammalischen Zellen zu verursachen, dank der Wechselwirkung zwischen O von N-Acetylmuraminsäure in bakteriellen Zellwänden und Cu der NPs. In Kombination mit der kurzen Diffusionsdistanz von ROS im umgebenden Medium wird ein selektiver antimikrobieller Effekt erzielt. Darüber hinaus wird der antimikrobielle Mechanismus identifiziert: Cu3SbS3 NPs katalysieren die Erzeugung von O2•-, das anschließend von Superoxiddismutase zu H2O2 umgewandelt wird. Letzteres wird durch die NPs sekundär katalysiert, um •OH und 1O2 zu bilden, was einen in situ Angriff auf Bakterien einleitet. Dieser Prozess erschöpft das bakterielle Glutathion in Verbindung mit der Störung des antioxidativen Abwehrsystems von Bakterien. Bemerkenswerterweise zeigen Cu3SbS3 NPs eine effiziente Hemmung der Biofilmbildung; somit wurde die Heilung von MRSA-infizierten Wunden gefördert. Die bakterielle Zellwand-bindenden Nanoantibakteriellen Wirkstoffe können durch eine diversifizierte Gestaltung breit ausgeweitet werden.