宁波大学医学部的这项综述梳理了纳米材料增强噬菌体功能及应用的研究进展

目前，噬菌体-纳米材料系统的开发备受关注，但作为新兴领域，其相关文献资料仍处于高度零散、碎片化分布状态。为了有效解决噬菌体疗法的特有局限性，现有研究已经探索了各种纳米材料。这些研究多为平行研究，所用的载体平台涵盖了不同类型的纳米材料，包括聚合物纳米材料、脂质体、金属纳米材料、磁性纳米材料等，其功能评估指标主要采用噬菌体稳定性、检测灵敏度、靶向递送效果和抗菌作用等。但相应的研究发现较为分散，缺乏系统整合，也未能形成一套能涵盖各种噬菌体增强策略的统一体系。

为填补这一空白，宁波大学医学部的这项综述按照噬菌体功能增强类型，对近年来的研究进展进行了分类，梳理了迄今为止所报道的关键策略和机制，并最终提出了一个整合性的参考框架，为合理设计噬菌体-纳米材料联合治疗策略提供指导。

噬菌体最早于20世纪初被发现，广泛存在于自然界中，是一类能够感染并杀死特定细菌的病毒，具有高度宿主特异性。噬菌体的大小一般在20 nm至200 nm之间，最大可超过800 nm，具体取决于种类。由于丰度和多样性较高，噬菌体的分类非常复杂。按照形态、基因组特征和感染机制，噬菌体可分为温和噬菌体和烈性噬菌体两类。

噬菌体的生命周期一般分为两个类型：裂解周期和溶原周期。在裂解周期，噬菌体感染宿主菌后迅速复制，导致细菌细胞破裂，释放出子代噬菌体。该过程涉及水解酶（又称溶菌酶）和膜蛋白的作用，在二者的共同作用下，细菌细胞壁水解，引起细胞裂解。与裂解周期不同，在溶原周期，噬菌体感染宿主菌后，将其基因组整合到宿主染色体中，成为温和噬菌体。处于这种整合状态的噬菌体被称为原噬菌体，可以持续存在很长时间，不影响宿主菌的正常复制，也不裂解宿主。但在不良环境条件下或者宿主菌遭受刺激后，温和噬菌体会被重新激活，从宿主染色体上脱离并启动裂解周期，产生新的噬菌体颗粒。

近年来，随着抗生素耐药性问题不断加剧，由革兰氏阴性耐药菌引起的感染进一步加重了医疗负担。此外，根据世界卫生组织（WHO）发布的数据，由耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）引发的感染死亡率显著高于非耐药菌株。噬菌体疗法目前被视为治疗耐药菌感染的潜在替代方案。大量研究表明，噬菌体能够有效靶向并裂解多药耐药（MDR）菌。值得注意的是，噬菌体可以特异性地感染耐药菌，不会影响其他细菌或人体细胞，是一个安全有效的治疗选择。一项呼吸机相关性肺炎（VAP）试验显示，使用噬菌体“鸡尾酒”疗法靶向治疗肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）引起的肺部感染，14天内成功根除率达86%，而抗生素治疗组的成功根除率仅为57%。在另一篇病例报道中，Qin及其同事使用噬菌体“鸡尾酒”疗法成功治愈了一名由肺炎克雷伯菌引起的多发性尿路感染男性患者。同样，噬菌体（Sa 83和Sa 87，1×10⁵ PFU）也可以杀死多药耐药金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus），有效治疗慢性鼻窦炎。因此，噬菌体因其独特的裂解和溶原机制、精准靶向多药耐药菌的能力，以及多样化的分类学特征，已经成为对抗细菌感染的重要手段。

但在实际应用过程中，噬菌体疗法仍存在一些局限性。目前有多个因素影响噬菌体疗法的应用及功能发挥，主要包括：

噬菌体在体内易被免疫系统清除或灭活，导致生物利用度低，抗细菌感染的效力下降。

噬菌体的宿主范围窄；如果选用的噬菌体与目标病原菌不匹配，或者感染涉及多种菌株或高度变异菌株，可能导致治疗失败。

噬菌体自身的生物学局限性（如溶原现象）可降低其裂解效率，从而影响其应用。

与抗生素耐药性相似，随着噬菌体的广泛应用，也可能出现噬菌体抗性变异株，导致其治疗效果逐渐降低。

噬菌体活性受到生物膜结构的限制，对生物膜相关感染的疗效较差。

噬菌体的增殖取决于细菌密度，这意味着治疗剂量或给药时间不当均可能导致噬菌体在尚未充分复制前被免疫系统清除。

噬菌体无法穿透真核细胞膜，这严重限制了噬菌体对抗结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）、沙门氏菌（Salmonella）等胞内致病菌的疗效。

纳米材料是指具有独特的物理和化学性质，至少有一维处于纳米尺寸（通常为1～100 nm）的材料。纳米材料因其尺寸小而比表面积大，特性截然不同于相应的宏观材料，因此在电子、医药、能源等领域展现出巨大的应用潜力。

按形态和维度分类，纳米材料大致可分为三类：

一维（1D）材料，其特征是高长径比，长度可以拉长，但直径处于纳米尺寸内（例如纳米线、纳米棒和纳米管）；

二维（2D）材料，其厚度处于纳米尺寸内，但长和宽两个维度可以延长（例如纳米薄膜和石墨烯）；

三维（3D）材料，三个维度均在纳米尺寸内（例如纳米颗粒和纳米复合材料）。

另外，还存在一些特殊类别的纳米材料。例如，肽类纳米材料具有优异的生物相容性和生物可降解性，有助于提升在体内的安全性和有效性，适用于药物递送和疫苗开发领域。纳米银和纳米金等金属纳米材料具有强效的抗菌性能和导电性，已广泛应用于医学、电子和环境治理领域。此外，聚乳酸（PLA）和聚己内酯（PCL）之类的聚酯纳米材料同样具有优异的生物相容性和生物可降解性，在药物递送系统和组织工程学领域具有重要作用。

与此同时，越来越多的研究表明，以不同类型的纳米颗粒或微粒为载体，将纳米技术与噬菌体治疗相结合，可有效增强噬菌体的功能，提高其应用效果。尤其是有些纳米材料不仅能提升噬菌体的稳定性、灵敏度及靶向性，还能增强噬菌体的检测效率、递送效果以及抗菌能力。