荧光探针由于其低成像深度和高光散射的特点，难以实现深层组织细菌感染的高分辨成像。光声成像依赖于光声效应，即光通过吸收物体的热膨胀来产生超声信号，从而克服生物组织中光子的高散射。在众多的光声成像造影剂中，大尺寸的金纳米颗粒具有较强的近红外吸收能力，因而被广泛用于深层组织的哺乳动物细胞高分辨光声成像。但是，大尺寸的金纳米颗粒不适合细菌细胞成像，因为细菌细胞的直径大小只有 0.5-5μm，仅为哺乳动物细胞直径的十分之一左右。此外，哺乳动物细胞的最外层是由脂质双分子层构成的柔性细胞膜，而细菌细胞的最外层是由肽聚糖组成的相对坚硬的细胞壁。所以，大尺寸的金纳米颗粒虽可通过胞吞作用被动地进入哺乳动物细胞，但由于细菌细胞壁的坚硬屏障，它们不能自由地进入细菌细胞。
近日，针对此问题，苏州大学功能纳米与软物质研究院、苏州市纳米技术与生物医药重点实验室的何耀教授与王后禹副研究员团队在之前细菌感染荧光成像工作（Nat. Commun. 2019, 10: 4057）基础之上，进一步运用特异性ABC转运蛋白内吞葡萄糖聚合物、NHS-二氮丙啶以及二氢卟吩e6修饰的小尺寸金纳米颗粒。内吞后的小尺寸金纳米颗粒制剂可在激光诱导下聚集，从而产生明显的光声信号，实现了深层组织中细菌高分辨光声成像。该策略能够对存在于肿瘤和肠道内浓度低至~107 CFU的细菌进行光声成像分析（如图所示），并能对深层组织的多种细菌进行可视化和处理，迈出了微生物生态系统研究的重要一步。相关成果在Nature Communications上发表（Nat. Commun. 2022, 13: 1255)。该文章的第一作者为硕士研究生杨云敏和博士后储彬彬。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-28920-6
文章题目：Bacteria eat nanoprobes for aggregation-enhanced imaging and killing diverse microorganisms.
作者信息：Yunmin Yang, Binbin Chu, Jiayi Cheng, Jiali Tang, Bin Song, Houyu Wang* & Yao He*
责任编辑：郭佳