镧系纳米杂化材料在治疗肺生物膜感染方面显示出良好的前景

细菌生物膜感染是囊性纤维化患者或免疫系统较弱患者发病和亡的主要原因之一。生物膜感染的治疗通常需要强化抗生素疗法。迫切需要精心设计的药物来实现体内诊断和精确的抗生物膜治疗，而不会产生细菌耐药性。不幸的是，还没有设计出有效的药物来充分完成这些任务。

在ANano上发表的一项研究中，中国科学院福建物质结构研究所陈学元教授领导的研究小组在铜绿假单胞菌生物膜诱发的肺部感染小鼠模型中实现了非侵入性光诊疗。

研究人员通过富集-包覆策略制备了新型向日葵状结构的海藻酸裂解酶(Aly)-NaNdF4纳米杂化材料，该材料表现出优异的光热转换效率、第二次近透视 (NIR-II)发光发射，以及适合输送到肺部的理想粒径。

当Aly-NaNdF4纳米杂化物位于被生物膜感染的肺中时，由于酸性环境，pH响应的Aly分子从纳米杂化物的中孔中释放出来，从而导致生物膜的靶向降解。同时，纳米杂化物显示出强正电荷，增强了其对细菌的粘附性，从而延长了纳米杂化物在肺中的停留时间。

通过监测肺部纳米混合物的发光强度，可以实时评估感染程度和治疗效果。

研究人员发现，纳米杂化材料利用Aly与光热疗法的协同作用，实现了强力的生物膜清除，体外铜绿假单胞菌活力降低了5.3log10，达到了消的效果，接受治疗的小鼠肺部细菌数量减少了94%。

值得注意的是，纳米混合物主要在肝脏和脾脏中代谢，静脉注射后第八天即可基本从体内清除，有效避免了纳米材料潜在的长期性。

本研究基于发光镧系纳米杂化材料探索对生物膜的内脏器官感染诊疗纳米剂，对促进精准医学研究和生物膜相关感染治疗的临床实践具有重要意义。