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再生塑料可有效杀死耐药真菌

再生塑料可有效杀死耐药真菌

日前,IBM纳米医学研究人员和新加坡生物工程与纳米科技研究院合作,将回收的废弃塑料瓶转变成无毒且生物可相容的高效抗真菌纳米纤维,可治疗耐药真菌感染和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等细菌感染。该项研究成果刊登在12月9日的《自然·通讯》(Nature Communications)上。

全球每年都有超过 10 亿人受真菌感染,严重程度从局部皮肤感染(如足癣)到威胁生命的真菌血液感染。患者在接受抗生素治疗时,免疫系统会受到损害。目前迫切需要开发高效和针对具体疾病的抗真菌剂,以减轻日益严重的耐药性问题。传统的抗真菌治疗需要进入细胞内攻击感染,但很难瞄准和穿透真菌膜壁。此外,由于真菌代谢类似于哺乳动物细胞,现有的药物还不能区分健康和受感染细胞。

基于这个认识,IBM的科学家利用一种有机催化过程,促进由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制成的普通塑料材料的转化,在该过程中产生了抗真菌剂的全新分子。这些新的抗真菌剂通过一个氢键粘结法自行组装,像分子尼龙搭扣互相粘连,以类聚合物状的方式形成纳米纤维,从而表现出活跃的抗真菌效果。这种新颖的纳米纤维带正电荷,并且可以选择性地靶向和附加到只基于静电相互作用的带负电的真菌膜。然后,它通过分解和破坏真菌细胞膜壁,阻止其不断攻击。

研究人员还通过计算机模拟研究,预测出修改其结构可产生理想的治疗效果。这种纳米纤维的最小抑菌浓度(MIC)可以达到抑制可见真菌生长的最低浓度,并表现出对多种类型的真菌感染强有力的抗真菌活性。进一步的试验证明,这种抗真菌纳米纤维可根除超过 99.9% 的白色念珠菌。研究人员说:“这些分子自我组装成纳米纤维后,能瞄准真菌膜及其随后的裂解,从而在低浓度下摧毁真菌。”

研究结果还表明,这种抗真菌纳米纤维在一次性治疗后,可有效分散真菌生物膜,却不伤及周围的健康细胞。

原文检索:

Kazuki Fukushima, Shaoqiong Liu, Hong Wu, Amanda C. Engler, Daniel J. Coady, Hareem Maune, Jed Pitera, Alshakim Nelson, Nikken Wiradharma, Shrinivas Venkataraman, Yuan Huang, Weimin Fan, Jackie Y. Ying, Yi Yan Yang & James L. Hedrick. Supramolecular high-aspect ratio assemblies with strong antifungal activity. Nature Communications, 9 December 2013; doi:10.1038/ncomms3861

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