高抗菌および抗生物質活性を有するAg+イオンのナノレーバーを含む多型銀ナノクラスター

銀ベースのナノ抗生物質は、従来の抗生物質の有望な代替手段として急速に発展しています。理想的には、幅広い薬物耐性および嫌気性細菌に対して強力なままでいるために、銀ベースのナノ抗生物質は細菌の細胞壁を簡単に浸透させ、銀イオンを積極的に放出する必要があります。この研究では、高度に単分散化された、超高極性（<3 nm）、多型銀ナノクラスター（PAGNC）が設計および合成され、一般的なグラム陰性およびグラム陽性の病原体と、対応する確立された成熟したバイオフィルムを含み、複数の種で構成されています。Pagncsは、Fusobacterium nicleatumやStreptococcus sanguinisなどの嫌気性細菌に対する抗菌性の有効性を大幅に増強します。これらの結果は、カチオン性の性質が細菌細胞膜へのより良い浸透を促進し、クラスター表面の銀イオン（すなわち、Ag+ナノーサーバー）の高い割合（> 50％）の存在が有酸素症状と嫌気性条件の両方で効率を維持することを示しています。重要なことに、PAGNCは、同様のサイズの負に帯電した銀ナノ粒子または従来の抗生物質と比較した場合、細菌耐性の発生を大幅に遅らせる強力な能力を示しました。この研究は、多くの日常生活の用途や産業で必要な幅広い病原体とバイオフィルムに対して効果的な将来の非常に強力なナノ抗生物質の開発の基礎を築くことができる新しい設計戦略を示しています。

Silver-based nano-antibiotics are rapidly developing as promising alternatives to conventional antibiotics. Ideally, to remain potent against a wide range of drug-resistant and anaerobic bacteria, silver-based nano-antibiotics should easily penetrate through the bacterial cell walls and actively release silver ions. In this study, highly monodispersed, ultrasmall (<3 nm), polycationic silver nanoclusters (pAgNCs) are designed and synthesized for the elimination of a range of common Gram-negative and Gram-positive pathogens and their corresponding established and matured biofilms, including those composed of multiple species. The pAgNCs also show greatly enhanced antibacterial efficacy against anaerobic bacteria such as Fusobacterium nucleatum and Streptococcus sanguinis. These results demonstrate that the cationic nature facilitates better penetration to the bacterial cell membrane while the presence of a high percentage (>50%) of silver ions (i.e., Ag+ nanoreservoirs) on the cluster surface maintains their efficiency in both aerobic and anaerobic conditions. Significantly, the pAgNCs showed a strong capacity to significantly delay the development of bacterial resistance when compared to similar-sized negatively charged silver nanoparticles or conventional antibiotics. This study demonstrates a novel design strategy that can lay the foundation for the development of future highly potent nano-antibiotics effective against a broad spectrum of pathogens and biofilms needed in many everyday life applications and industries.