树枝状聚合物稳定的金纳米粒子

水飞蓟宾（SB；C25H22O10，SB）是从乳蓟植物水飞蓟（Silybum marianum）中提取的一种生物活性黄酮木脂素。传统上它用于治疗肝炎和肝硬化，并保护肝组织免受有毒物质的侵害。SB是一种安全的膳食补充剂，因为它对人类和动物的毒性极低，这一特性主要归因于其强大的抗氧化活性。除了具有保肝作用外，最近的研究表明，SB还具有抗菌、抗病毒、抗炎和抗癌活性。尽管具有这些治疗效果，但SB的生物利用度较低且细胞摄取能力差，极大地限制了其临床应用。为克服这些局限性，开发了多种纳米药物递送系统，包括聚合物纳米颗粒、纳米乳剂、树枝状大分子、微乳剂、脂质体、聚合物囊泡、固体脂质纳米颗粒等。这些纳米递送系统可提高疏水性化合物（如SB）的溶解度、稳定性和细胞内递送效率。

聚酰胺-胺（PAMAM）树枝状大分子是研究最为广泛的纳米载体之一，这得益于其结构明确的球形架构、纳米尺寸以及表面多样的官能团（如氨基、羟基或全取代糖基）。这些官能团可进行化学修饰和药物偶联，适用于广泛的生物医学应用。Hedden及其同事的研究证明，第四代PAMAM树枝状大分子（PAMAM G4）可以通过在其末端基团上接枝聚乙二醇（PEG）进行修饰，以促进金属纳米颗粒的合成。改性显著提高了所得纳米复合材料在各种溶剂中的溶解度和混溶性，增强了其实际应用价值，并促进了具有明确物理化学特性的纳米结构的开发。另一种制备小尺寸、稳定纳米颗粒的有效方法是使用部分季铵化的树枝状大分子作为模板。树枝状大分子表面的正电荷可防止由金属离子诱导的聚集，从而获得粒径 分布更均匀、稳定性更高的纳米颗粒。

抗生素，尤其是万古霉素的广泛使用，引起了人们对抗菌素耐药性的日益关注，特别是在卫生保健机构。金黄色葡萄球菌（S. aureus）对万古霉素的耐药性是通过多种机制产生的，包括形成生物膜和外排泵系统的过度表达。多糖细胞间粘附（PIAs）在金黄色葡萄球菌生物膜的发育中起着核心作用。icaADBC操纵子编码负责PIA合成的蛋白质，这些蛋白质在生物膜成熟过程中介导细胞粘附和聚集。在该操纵子内，icaAgene基因编码一种跨膜N-乙酰氨基葡糖转移酶，该酶对启动和调控生物膜的产生至关重要。另一种导致金黄色葡萄球菌耐药性的关键机制是外排泵基因的过度表达。norA基因编码一种42 kDa的膜相关蛋白，其功能是多药外排泵。norA系统能主动将多种底物从细菌细胞中排出，这些底物包括氟喹诺酮类（如环丙沙星）、染料、生物杀灭剂、季铵化合物和消毒剂。据报道，一些耐甲氧西林和氟喹诺酮的菌株会过度表达norA。耐万古霉素的金黄色葡萄球菌（VRSA）由于细胞壁增厚、药物结合亲和力降低以及外排泵激活等耐药机制，对临床构成重大挑战。目前克服万古霉素耐药性的方法包括：应用金属纳米颗粒、抗生素-纳米颗粒偶联物以及膜活性剂，但大多数现有系统主要发挥直接杀菌作用，在调节潜在耐药途径方面能力有限。近期研究表明，包括多酚在内的天然生物活性分子具有干扰细菌代谢过程和耐药性的决定因素的潜力。但溶解度差和细胞渗透性有限阻碍了其实际应用。

日益普遍的多重耐药菌分离株以及由此导致的感染相关死亡率上升，使开发新的抗菌药物的工作迫在眉睫。尽管SB具有相当大的治疗潜力，但其低水溶性和有限的胃肠道吸收严重制约了其临床应用。为解决这些局限性，作者采用树枝状大分子（PAMAM）稳定的金纳米颗粒（DSA）作为纳米载体系统，用于包埋难溶性水飞蓟宾。作者对SB-DSA纳米复合材料的理化特性进行了全面评估，并通过临床金黄色葡萄球菌菌株和标准参考菌株（ATCC 6538）对其协同抗菌活性、抗生物膜作用及外排泵抑制特性进行了评价。Silibinin（SB）是一种从乳香蓟种子（Silybum marianum L.）中提取的生物活性黄酮木脂素，明确的记载表明，它具有抗氧化、抗菌、抗真菌、抗病毒和肝保护活性。伊朗Islamic Azad大学、Payame Noor大学的Mojgan Ahmadzadeh等在本研究中将SB与PAMAM G4稳定的金纳米颗粒（DSA）偶联，以提高其溶解度，并评估了其对临床分离的金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抗菌效力。

物理化学分析证实SB已成功掺入DSA基质中。SB-DSA纳米复合材料的平均粒径约为20 nm。观察到SB-DSA与万古霉素之间存在协同作用，与单独使用万古霉素相比，用SB-DSA/万古霉素联合治疗的耐药菌株形成的生物膜明显减少。SB-DSA在所测试菌株中的时间-杀菌动力学范围为4至8小时。联合治疗还导致耐药金黄色葡萄球菌菌株中icaA和norA基因的表达下调。

包裹在DSA中的SB对金黄色葡萄球菌表现出强大的抗菌活性，这可能是由下调外排泵相关基因以及改善万古霉素的细胞内滞留所致。因此，即使低浓度的万古霉素与水飞蓟宾联合使用，也能有效抑制万古霉素耐药菌株的生长。