本技术介绍了一种新型mCuS@lm纳米抗菌笼及其制备技术与应用领域。该纳米抗菌笼以空心介孔硫化铜纳米颗粒为基核，通过静电吸附自组装技术实现细菌铜死亡，展现出优异的抗菌性能。
背景技术
金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus，)是院内和社区感染中常见的病原菌，可引起皮肤、软组织、肺脏、骨骼及血液等多个部位感染。然而，抗生素滥用、细菌耐药性进化及毒力的提高增加了病原体的威胁，比如，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。目前，万古霉素、利奈唑胺等抗生素是MRSA肺炎的主要治疗方式。然而随着其大量应用，临床上已出现耐万古霉素金黄色葡萄球菌。我们急需挖掘新靶点，寻找针对MRSA肺炎的新型非抗生素治疗策略。
铜可作为一种微量元素参与多种生理反应，然而其稳态失衡导致的细胞内铜浓度增高亦可通过影响线粒体代谢导致细胞的损伤和铜死亡。目前铜死亡主要被发现存在真核细胞中，然而铜同样具有天然的抗菌效果，且铜死亡的部分机制同样发生在细菌中。目前关于基于铜死亡的纳米材料研发仍较少。此外，在实际应用过程中，传统的肺部炎症性疾病受到靶部位药物浓度不足、纳米材料难以到达细菌内部以及肺部生物屏障的限制，同时，由于缺乏靶向性，纳米材料很难快速识别细菌，并高效聚集于细菌周围。这使得传统纳米材料在肺炎中的治疗效率较低。外源性纳米粒子在未经修饰时，很容易被网状内皮系统的巨噬细胞识别并吞噬，缺乏长循环作用，难以到达靶向部位。而高剂量的铜基材料产生的活性氧也会对正常组织细胞产生巨大的氧化应激压力。尤其在肺组织中，过量的ROS将超过细胞内源性抗氧化剂系统的处理能力，引起蛋白质、脂质、DNA和碳水化合物的氧化，导致细胞死亡和肺功能障碍。
因此，如何赋予纳米材料细菌靶向性，并在诱导放大细菌铜死亡、破坏细菌氧化还原平衡的同时，减弱对正常组织的氧化应激损伤是目前研究的重点。米托蒽醌甲磺酸盐(mitoQ)，一种线粒体靶向的抗氧化剂，可激活Nrf2通路，抑制脂质过氧化，保护线粒体基质蛋白及线粒体DNA。线粒体呼吸时产生的能量一般会以电化学势能储存在线粒体内膜，因此，在线粒体的内膜两侧会有质子及其他离子浓度的不对称分布，其膜间隙为正电荷，其基质为负电荷。由于这种电势差的存在，亲脂性三苯基膦阳离子能够被引导在线粒体内积聚。mitoQ在真核细胞中发挥线粒体靶向抗氧化作用，维持正常的氧化还原平衡，且效果远优于非靶向性抗氧化剂。而由于缺乏线粒体，细菌细胞的呼吸作用仅依靠细胞膜类似的电子传递链结构，其靶向聚集效应远不如真核细胞。群体感应(QS)是细菌间相互沟通、传递信息的通信系统，通过“细胞-细胞”通讯，它们可做出集体决策，与其他种群同步，适应环境的变化，产生抗生素耐药性，形成生物膜，产生毒力因子。而QS缺陷的细菌更容易遭受氧化应激的破坏，因此，通过抑制QS系统来诱导增强氧化应激反应，将可能放大铜死亡效应。天然来源的木犀草素是黄酮类化合物，被认为是一种QS抑制剂(Quorum sensing inhibitors，QSIs)，其生物安全性高，可与mitoQ及铜基材料协同发挥抗炎、抗菌作用。
近年来，关于不同细胞膜涂覆的仿生纳米粒子的研究越来越多。天然生物来源的细胞膜(红细胞、血小板、肿瘤细胞、干细胞、免疫细胞、细菌等)的伪装赋予纳米粒子强大的免疫逃逸能力和靶向性递送能力。目前，不少研究发现巨噬细胞膜涂覆的纳米粒具备一定的炎症及肿瘤微环境靶向能力，而经细菌预处理的膜则具备更强的细菌粘附效能，可延长药物在感染部位的滞留时间。肺泡巨噬细胞定居于肺黏膜表面，具备自我更新和维持的功能，在先天免疫应答中发挥重要作用。通过MRSA感染训练后的肺泡巨噬细胞膜上高表达Toll样受体，TNF受体，清道夫受体MSR、CD14、甘露糖受体CD206等介导微生物摄取与识别的蛋白，使其在MRSA肺炎中具备强靶向效应；此外，其可作为细胞因子诱骗剂，通过其同源的细胞因子受体结合促炎因子，与巨噬细胞炎症级联的信号转导和转录激活解耦联。
实现思路