在細菌當中填滿金可能是一個停止感染的簡便方法。但令人挫折地是，科學家仍困於將這項知識轉成實際的抗菌療法。
「黃金」武器
乍看之下，金可能似乎不是用來殺死細菌的明顯療法。但是，當將金縮小至很細、奈米尺度的粉塵時，這種很重的元素卻能夠造成相當嚴重的傷害。
金奈米粒子辦到這件事的其中一個方法是促進能釋放出可破壞 DNA 的氧氣物種的化學反應。另一個方法是干擾細胞膜，使得它們更容易受到各種有毒物質的滲透，例如抗生素。它們亦可以很有效率地從雷射光中吸收光、加熱並且烤熟它們周邊。
很不幸地是，如此簡便來清理感染的方法並非總是能從宿主身上分辨出細菌，這讓我們自己身的細胞亦暴露於金奈米粒子療法的風險之下。所需要的方法就是鼓勵細菌盡可能地吸收越多的金粒子，同時確保我們自身的細胞不會做同樣的事。
來自中國南方科技大學（Southern University of Science and Technology）與復旦大學（Fudan University）、以及英國里茲大學（University of Leeds）的研究人員們，最近協力將金的奈米團簇（nanocluster）重新包裝，使它們對細菌更有吸引力，且對我們身體傷害更小。
藉由將金編織成兩個具有不同等級靜電黏性（electrostatic stickiness）的分子，研究團隊打造出了一種粒子，其具有潛力來降低許多常見細菌型病原體（bacterial pathogens）的防禦力，而不會傷害到周圍的組織。
化學調節工程
最近幾年，工程師們以兩種方式來操控金奈米粒子的表現。其中一種是準確地控制它們的尺寸。讓粒子控制在 2 奈米之下可以幫助粒子更順利通過我們的腎臟，讓它們更快地排出身體。因此，研究人員專注於將它們團簇的大小僅限於 25 埃。
第二種是納入稱為配位基（ligand）的「黏性」化學結構，賜予各種特徵，讓金奈米粒子容易被追蹤、或是幫忙控制粒子的形狀。在這個案例中，藉由施加一帶正電的配位基至團簇上，研究團隊希望，更帶負電的細菌細胞會如同毛衣吸引貓毛般地吸引金奈米粒子。
進一步調整金奈米粒子，以讓它們更不可能影響宿主的身體，對於將金療法轉成為臨床上真的療法會很有幫助。但過去的研究在用單一類型的配位基蓋住金奈米粒子上的運氣不佳，這是因為，要整合具有不同功能的配位基的方法往往不相容。
這一次，研究團隊有一條勝利方程式，是根據兩個物質的結合而成，分別是被稱為吡啶鎓（pyridinium）的帶正電化合物、以及兩性離子（zwitterion），同時具有正電荷與負電荷的化合物。吡啶鎓幫助讓金奈米粒子更容易吸引細菌。而選擇兩性離子，則是根據過去的研究，顯示它們會改善穩定性、以及增加與動物組織的相容性。
測試結果
當測試於耐甲氧西林表皮葡萄球菌（methicillin resistant Staphylococcus epidermidis，MRSE）上時，加強的金奈米團簇對細菌聚集的能力有清楚的影響。它也產生了具反應性的氧氣物種，並影響了其細胞膜的整體性。
更佳地是，當接著對細菌投予各式各樣的抗生素時，細菌的數量下降了。在其中一個例子中，需要用來抑制 MRSE 生長的抗生素劑量下降了超過 100 倍。
對受到 MRSE 皮膚感染的老鼠的測試幫助確認金奈米粒子協助了感染復原，而沒有在身體組織周圍造成阻礙。
來自里茲大學的化學工程師周德建教授（Dejian Zhou）說：「藉由系統化地調整兩種配位基的比例，我們辨識出了一個方法來使用金奈米團簇，不僅可以作為有效的抗菌劑，也可以作為一種機制，當細菌由於產生了抗藥性而使抗生素變得不有效時，來增強抗生素的效力。這項研究，對我們思考應該如何對應抗生素抗藥性的方法上，具有重要意義。」
嶄新曙光
逐漸增加的抗生素抗藥性是現代藥學上更為急迫的問題之一，它讓我們一些最珍貴的抵抗感染的方法變得無效。找出新方法來殺光細菌是很好的，但是找到方法來保住我們現存的療法寶庫也會是一個很大的安慰。
這可能是一個相當的黃金機會，給予我們第二次機會來保護人們，免受在歷史上曾經奪走如此多條生命的疾病的攻擊。
更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網站 http://www.tomorrowsci.com
參考資料：
- McRae, M., (2021, November 12). Gold Could Be the Unexpected Secret Weapon We Need Against Antibiotic Resistance. ScienceAlert
- Pang, Z. et al., (2021, October 24). Controlling the pyridinium–zwitterionic ligand ratio on atomically precise gold nanoclusters allowing for eradicating Gram-positive drug-resistant bacteria and retaining biocompatibility. Chemical Science. DOI: 10.1039/D1SC03056F
- 圖片來源：https://www.sciencealert.com/a-sprinkle-of-gold-dust-could-make-bacteria-susceptible-to-old-antibiotics-again（圖：Callista Images/Getty Images）