自然·材料学：超级细菌杀手—被膜

超级细菌杀手要优于抗生素，现已在隐形眼镜中应用以防止感染，下一步将开发出更多的相关生物医学产品。超级细菌杀手是一种膜结构，有类磁特性，可吸引细菌并将其杀灭，不需要使用抗生素。这项发明的创意来自南洋理工大学（NTU）。这种膜可杀死99%与之接触的细菌和真菌，如今有两家公司使用这种技术：一家是隐形眼镜厂，另一家则专门从事动物保健产品的制造。这种膜对人体细胞无害，下一步准备将其应用到生物医学领域和消费品中，应用范围从移植物、手术器械到厨具，不一而足。

当前，抗生素依然是对付细菌的主要手段，但对超级细菌则无效。这种膜则可替代抗生素。创意由NTU化学与生物医学工程学院的代理主席Mary Chan提出。这种膜由癸基二甲基胺壳聚糖甲基丙烯酸甲酯（Dimethyldecylammonium Chitosan methacrylate）制成，成果已发表于著名的国际期刊《Nature Materials》中。这种像海绵一样多孔的膜带有正电荷，而细菌的细胞壁则带有负电荷，膜可通过磁动力作用将细菌吸引过来。当细菌与膜接触后，细胞壁被“吮吸”到纳米级别的孔中，导致细胞破裂、细菌死亡。

Chan教授说：“这种膜也可用于生物医学产品，如各种导管和移植物，用以预防细菌感染。抗生素是目前我们对付细菌的主要手段，但很多细菌已经进化出对抗生素的耐药性，我们对这种情况深感担忧。”“通过对应用物理作用杀死细菌的新材料的开发，我们可以想像，在不远的将来，这将成为治疗细菌感染的另一种手段。”

这种膜能杀死多种超级细菌，包括引起上呼吸道、消化道和尿道感染的铜绿假单胞菌和引起疖、痈甚至肺炎和脑膜炎这些致死性疾病的金黄色葡萄球菌。隐形眼镜上的细菌和真菌可引起角膜感染（微生物性角膜炎），可能导致永久性视觉损害。Chan教授当时正在寻找一种用于隐形眼镜的有效抗菌方法，灵机一动之下，才有了这项广谱抗菌膜的研究。

据2006年的一项研究估计，在新加坡境内，隐形眼镜佩戴者患普通真菌角膜感染和镰刀菌性角膜炎的年发病率可达2.35/10000。在抗菌膜研制成功的基础上，Chan教授和她的博士同学Li Peng先生又成功地研制了相同种类的另一种广谱抗微生物溶液，在体外实验中发现只对细菌和真菌有杀灭作用，对人体细胞无害。

最近，这项研究发表于另一个久负盛名的期刊《Advanced Materials》上。这种液态材料根据肽多糖（peptidopolysaccharide）的阳离子抗菌作用开发出来，由可吸引微生物细胞壁的聚合物组成。当微生物和这种材料接触后，细胞壁被破坏，导致微生物破裂并死亡。因为这种新材料通过破坏细胞壁来杀灭细菌，所以细菌很难进化出有效的耐药性。

Chan教授希望将这种液体进一步开发成局部用药，如膏剂和洗剂，这样就可以用来对严重创伤或慢性创口进行消毒和治疗，如用于糖尿病人损伤的治疗，可杀灭损伤处的耐药细菌。“我们的长远目标是开发出可吸收剂型，有效对抗体内的细菌感染，如肺炎和脑膜炎，替代标准治疗中的抗生素。”她补充道。

对这两种抗微生物物质原型（膜结构和溶液）的开发用去了5年时间和800,000美元。随着超级细菌出现率的增高，对抗生素替代品的需要也与日俱增。Chan教授现在的目标是在5年内改进这种溶液，使其成为一种安全可靠的抗生素替代品。