6.ZnPBA NCs对细菌性肺炎的体内治疗性能

接下来，我们研究了ZnPBA NCs对感染急性细菌性肺炎的Balb/c小鼠的疗效。我们确定ZnPBA NCs的治疗剂量为100μg/ml，因为该剂量的ZnPBA NCs在清除ROS性能、抑菌能力和体内生物相容性方面均表现优异。急性细菌性肺炎小鼠模型是根据之前的报道建立的。具体而言，小鼠被随机分为三组（n=5）：未处理组（不做任何处理）、KPN组（气管内灌注25μl 6×106CFU/ml的肺炎克氏菌悬液和25μlPBS，4h后再灌注KPN）和ZnPBA NCs组（气管内灌注25μl 6×106CFU/ml的肺炎克氏菌悬液和25μl 100μg/ml的ZnPBA NCs，4h后再灌注KPN）。各组小鼠均在细菌给药后24小时内安乐死，并对其主要器官进行取样（图6a）。

在治疗期间，肺炎+ZnPBA NCs组小鼠的体重与未治疗组相比略有下降，而未使用ZnPBA NCs治疗的肺炎组小鼠的体重明显下降。从组织病理学图像上看，肺炎组小鼠的肺部有明显的粘液分泌和免疫细胞浸润，表明肺水肿。干湿肺重量比是评估肺炎严重程度的关键参数。急性肺炎组小鼠的干湿肺重量比达到2.41±0.09，肺水肿加重，而未处理组的干湿肺重量比为1.79±0.06。肺炎+ZnPBA NCs组小鼠的干湿肺重量比则下降到2.20±0.08，表明ZnPBA NCs能显著缓解急性细菌性肺炎的症状。

细胞因子（如IL-1β、IL-6和TNF-α）是炎症发展过程中的重要指标，有助于在治疗过程中评估肺炎的严重程度。本实验收集了血清和肺组织（匀浆），并通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测细胞因子（IL-1β、IL-6和TNF-α）。如图6b所示，肺炎诱导后小鼠肺组织中IL-1β、IL-6和TNF-α的水平显著升高，肺炎+ZnPBA NCs组的相应水平远低于未处理组。此外，小鼠血清中的细胞因子（IL-1β、IL-6和TNF-α）在感染肺炎克氏菌后有轻微升高，而ZnPBA NCs治疗后这些细胞因子也受到抑制（图6c）。同时，当小鼠感染肺炎克氏菌时，白细胞数量，尤其是淋巴细胞和中间细胞数量显著增加，而当小鼠接受ZnPBA NCs治疗后，白细胞数量则下降至正常水平。ZnPBA NCs疗法对炎症细胞因子的下调和白细胞的减少表明，ZnPBA NCs可通过抗炎有效缓解急性细菌性肺炎。

为了评估肺损伤和免疫浸润的程度，对病理切片和免疫组化（IHC）切片进行了H&E染色和CD45抗体标记。从图6d中的H&E染色和CD45+IHC切片可以看出，Kpn组肺部组织间隙有大量血细胞浸润，肺泡充盈，这是病理征象。此外，在Kpn组的肺组织中发现了大部分CD45+信号，说明中性粒细胞广泛浸润。这些病理现象表明肺炎克氏菌诱发的肺组织损伤严重，即急性细菌性肺炎。相反，根据ZnPBA NCs治疗组小鼠的组织病理学图像，肺损伤大大减轻，H&E染色切片中的血细胞浸润大大减少，IHC切片中的CD45+中性粒细胞几乎可以忽略不计。

接下来，我们将肺研磨液接种到LB琼脂平板上，检查肺组织中残留的细菌，以评估ZnPBA NCs的体内抗菌性能。从细菌计数结果来看，未处理组的小鼠可以检测到少数细菌菌落。在肺磨碎液中接种8小时后，感染的细菌数量为4.55±0.67×107CFU/g，而ZnPBA NCs治疗剂可杀死大部分细菌（1.06±0.24×107CFU/g），这表明ZnPBA NCs具有出色的体内抗菌能力（图6e）。

肺组织的ROS水平也是评估急性肺炎期间氧化应激的一个主要指标。二氢乙啶（DHE）是一种有机染料，可自由穿透膜与ROS反应，然后在600纳米波长处产生红色荧光，用于检测ROS。未经ZnPBA NCs处理的肺炎组小鼠肺部切片可观察到明亮的红色荧光，而未经ZnPBA NCs处理组和ZnPBA NCs处理组的荧光要弱得多（图6f）。代表肺组织ROS水平的荧光强度统计平均值显示，Kpn组比未处理组增加了1.58倍，而ZnPBA NCs组则减少到0.33倍，这表明ZnPBA NCs能有效清除体内的ROS。综上所述，ZnPBA NCs卓越的细胞因子风暴抑制、抗菌和清除ROS能力得到了验证，有助于全面缓解体内急性细菌性肺炎。

结论：

综上所述，我们提出了一种简便的自组装方法，用于合成普鲁士锌蓝类似物纳米催化剂（ZnPBA NCs），通过在体外和体内同时抗菌和抗氧化/消炎，对急性细菌性肺炎进行综合治疗。研究发现，ZnPBA NCs在清除超氧阴离子自由基、氢过氧化物和羟自由基方面具有出色的SOD和CAT模拟活性。结果，ZnPBA NCs对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌表现出广谱抗菌能力，这可能是由于纳米催化剂释放的抗菌阳离子积累所致。体外和体内结果证实，ZnPBA NCs可以保护细胞和组织通过杀灭致病菌和ROS清除，从急性细菌性肺炎引起的细菌感染和氧化应激损伤。协同抗氧化和抗菌能力ZnPBA NCs可有效治疗急性细菌性肺炎，为ZnPBA NCs的进一步临床应用提供了广阔的潜力。