当前,由于抗菌药物的不合理使用以及新型抗菌药物的缺乏等因素,全世界细菌耐药形势日益严峻。如何设计和研发新型抗菌药物,用于克服细菌耐药性,有效防治耐药菌引起的感染性疾病,是亟需解决的重要科学问题。许多难愈性感染性疾病在生物体内的发展均与细菌生物膜形成相关,并通过“悬浮细菌-细菌生物膜”这一循环形成持续性的大范围感染。此外,细菌生物膜结构复杂、成分多样,对传统抗生素具有渗透抑制效应,且具有酸性微环境,因而生物膜中细菌的耐药性要远高于悬浮细菌,生物膜的形成也因此被认为是细菌产生耐药性的重要机制之一。随着近年来药剂学与纳米技术的蓬勃发展与交叉共融,纳米药物在抗感染领域也发挥着重要作用。其中,银纳米粒是一种本身具有抗菌活性的纳米材料,目前在日常生活中已被广泛应用。银纳米粒能够通过多种机制起到杀菌作用而不易产生耐药性。当粒径减小时,其比表面积增大,抗菌活性能够增强,但对正常组织具有潜在的安全性问题;尽管增大粒径能够降低风险,但其抗菌活性也受到抑制。因此,针对细菌感染的特征,尤其是细菌生物膜微环境特征,本研究采取酸响应活性调控策略,分别从银离子溢出以及氧化酶活性两种作用机制出发,对银基纳米材料进行性能调控,构建酸响应型银基纳米抗菌药物,提高其对细菌生物膜的作用,并特异性作用于“悬浮细菌-细菌生物膜”这一循环,用于有效防治耐药菌引起的感染。首先,本研究分别合成了pH敏感聚合物与小尺寸银纳米粒(<5 nm),通过薄膜分散法利用亲疏水作用进行自组装,得到酸响应型银基纳米抗生素(rAgNAs)。通过形貌观察、粒径测定、电位检测以及紫外吸收光谱扫描等实验手段,验证了rAgNAs具备酸响应型变构特性,在中性条件以组装体形式存在,而在酸性条件下,rAgNAs能够解组装为单分散银纳米粒并快速释放出具有抗菌活性的银离子。体外抗菌实验结果发现rAgNAs具有良好的抗菌、抗生物膜特性,其活性在酸性条件下显著提高,且能够滞留在细菌生物膜中并具有良好的生物膜渗透性。随后,构建细菌性肌炎小鼠模型,考察rAgNAs在动物体内对耐药细菌引起的感染性疾病的治疗效果。在治疗过程中,通过观察受感染部位外观、监测模型小鼠体重、存活情况以及临床评分发现,rAgNAs治疗能够有效控制病情发展,提高模型小鼠的生存率。治疗结束后,检测小鼠受感染部位细菌含量以及小鼠血液生化指标水平,证明rAgNAs治疗具有良好的抗菌效果,并可避免因感染恶化导致的全身性炎症反应的发生。此外,小鼠主要脏器的病理切片提示rAgNAs具有良好的生物相容性。尽管表面银离子溢出被认为是银纳米粒产生抗菌作用的主要机制,但实际上,银纳米粒与银离子的抗菌表现不尽相同。近年来,包括银纳米粒在内的一些无机纳米材料被发现具有氧化酶、过氧化物酶的活性,通过产生活性氧物质而起到抗菌作用。通过配体的设计与调控可对这些无机纳米材料的表面活性位点暴露与否进行调控,进而影响其反应活性。因此,基于酸响应变构调控活性策略,将pH敏感聚合物配体调整为链长较短的pH敏感配体和普朗尼克F127,对小尺寸银纳米粒进行组装得到酸响应型银基纳米酶(Ag(R))。通过形貌观察、粒径测定以及紫外吸收光谱扫描等实验手段,验证了Ag(R)具备酸响应型变构特性。在中性条件下,Ag(R)以组装体形式存在,银纳米粒表面活性位点被掩盖,氧化酶活性受到抑制;而在酸性条件下,Ag(R)能够解组装为单分散银纳米粒,表面配体对银纳米粒表面活性位点的掩蔽作用被减弱,氧化酶活性被激活。体外抗菌实验表明,Ag(R)对于“悬浮细菌-细菌生物膜”循环中的多个关键环节均具有一定的影响,且Ag(R)清除细菌生物膜的能力要强于银离子。通过棋盘法考察Ag(R)分别与三种抗生素(氨苄西林、青霉素、链霉素)合用的效果,并与银离子进行比较,证明了Ag(R)能够有效提高耐药金黄色葡萄球菌对于这三种抗生素的敏感性,且其与β内酰胺类抗生素的合用效果要明显优于银离子。随后,构建皮肤细菌感染小鼠模型,考察Ag(R)与氨苄西林联合使用对耐药细菌感染性疾病的治疗效果,结果显示Ag(R)与氨苄西林联合使用能够有效减少皮肤感染灶的细菌含量,促进皮肤的愈合。最后,针对Ag(R)的抗菌机制展开进一步研究,结果表明Ag(R)的酸响应型氧化酶活性能够提高细菌膜电位,从而影响细菌分泌胞外基质形成细菌生物膜的能力,因而Ag(R)在抑制细菌生物膜形成以及清除细菌生物膜方面具有独特优势;另一方面,细菌膜电位的改变也影响了细菌膜的生理功能,与β内酰胺类抗生素作用位点(位于细菌膜上的青霉素结合蛋白)重叠,因而Ag(R)对于提高耐药细菌对β内酰胺类抗生素的敏感性要优于银离子。本研究采用酸响应变构调控活性策略,针对耐药细菌,立足于细菌感染的特征,尤其是细菌生物膜微环境特征,从银离子溢出以及氧化酶活性两种机制出发,构建了银基纳米抗菌药物,其抗菌活性在细菌感染酸性微环境中能够被选择性激活而实现对耐药细菌感染的有效治疗,为今后纳米抗菌药物的设计与相关研究提供了研究思路和理论、实验基础。