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为应对抗生素耐药问题,研究人员开发含蜂蜜和天然添加剂的乳膏,发现其抗菌和抗生物膜效果良好,有潜在医用价值。
在医疗领域,抗生素耐药性问题日益严峻,如同一场没有硝烟却异常惨烈的战争。据统计,全球每年约有 700,000 人因耐药菌感染失去生命,且这一数字预计还会持续攀升。大部分细菌由于抗生素的滥用,逐渐对市售抗生素产生了耐药性。2019 年的全球疾病负担研究显示,33 种细菌病原体与全球范围内的高死亡率相关。细菌常常以生物膜(由附着在一起并包裹在保护性细胞外基质中的细胞群体构成,是慢性伤口感染的主要原因)的形式存在,这使得它们能够抵御免疫系统和抗生素的攻击,导致感染持续存在并对抗生素治疗产生耐药性。像糖尿病足溃疡和压疮等慢性伤口,往往就是生物膜形成的结果,寻找有效的治疗方法迫在眉睫。因此,探索替代的天然抗菌剂和有效的递送系统,成为对抗多重耐药病原体的关键。
在这样的背景下,来自开罗大学、尼罗河大学、埃及国家研究中心、动物健康研究所等机构的研究人员 Marwa N. Ahmed、Omnia A. Elnasser 等人开展了一项研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为解决耐药菌感染问题带来了新的希望。
研究人员为了开发具有抗菌和抗生物膜活性的治疗性乳膏,进行了一系列实验。在材料和方法上,主要采用了以下关键技术:
- 乳膏制备:使用麦卢卡蜂蜜或柑橘蜂蜜,与二氧化硅或阿拉伯胶作为增稠剂,再加入芦荟凝胶(AVG)、印度菖蒲(IC)和薄荷精油(MEO)等抗菌剂,通过超声处理制备不同的乳膏配方。
- 微生物实验:选用多种致病微生物,包括蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium)等细菌以及白色念珠菌(Candida albicans)和黑曲霉(Aspergillus niger)等真菌。采用琼脂孔扩散法评估乳膏的抗菌活性;构建 2D 和 3D 生物膜模型,评估乳膏的抗生物膜活性 。
- 成分分析:运用气相色谱 - 质谱联用技术(GC-MS)分析柑橘蜂蜜的挥发性和非挥发性化合物。
研究结果如下:
- 抗菌活性:通过琼脂孔扩散法测试不同乳膏对多种致病微生物的抗菌活性,发现基于柑橘蜂蜜和二氧化硅乳液的乳膏配方,比基于麦卢卡蜂蜜和阿拉伯胶的配方,对测试的致病细菌和真菌表现出更高的抗菌效力。不同配方对不同细菌的抗菌效果各有差异,例如 C6 配方对蜡状芽孢杆菌的抑制圈最大,可达 28±2mm;C7 配方对铜绿假单胞菌的抑制圈为 23±2.1mm;CD 配方对鼠伤寒沙门氏菌的抑制圈为 24±1.9mm 等。在对真菌的抗菌测试中,配方对白色念珠菌有一定抑制作用,但对黑曲霉均无抑制效果。
- 抗生物膜活性:利用 3D 生物膜模型评估乳膏对成熟生物膜的抗生物膜活性。对于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA),C7 和 CB 配方能显著降低生物膜中的细菌数量,生物膜减少率分别为 19.36% 和 21.33%;对于铜绿假单胞菌,所有测试配方都能有效降低细菌负荷,其中 C5 配方效果最为显著,生物膜减少率达到 44.39%。
- 柑橘蜂蜜成分分析:通过 GC-MS 分析柑橘蜂蜜,鉴定出四种主要化合物,分别是 5 - 羟甲基糠醛(5-HMF)、甲基 2 - 呋喃甲酸酯、1,3,5 - 苯三酚和正十六烷酸。其中 5-HMF 含量最高,这些化合物都具有抗菌和抗氧化特性。
在结论和讨论部分,该研究表明柑橘蜂蜜基配方,特别是那些含有 AVG、IC 和 MEO 等天然添加剂的配方,具有显著的抗菌和生物膜破坏潜力。这些配方表现出广谱抗菌活性,柑橘蜂蜜基乳膏对蜡状芽孢杆菌和铜绿假单胞菌等关键病原体有效,而麦卢卡蜂蜜基配方对 MRSA 和鼠伤寒沙门氏菌更有效,同时对白色念珠菌也有一定的抗真菌活性。生物膜破坏实验显示,C7 和 CB 配方对 MRSA 生物膜有中度破坏作用,C5 配方对铜绿假单胞菌生物膜的破坏效果最为显著,这表明 C5 配方在治疗由这种耐药病原体引起的生物膜相关感染方面具有巨大潜力。此外,GC-MS 分析确定的柑橘蜂蜜中的生物活性化合物,解释了配方具有抗菌和抗氧化特性的原因。
这项研究意义重大,为开发基于天然成分的抗菌疗法提供了理论依据和实践支持,有望解决抗生素耐药性带来的临床难题,为慢性伤口感染等疾病的治疗开辟新的途径。未来研究可进一步探究 GC-MS 分析确定的单个化合物的抗菌和生物膜破坏机制,尤其是 5-HMF 的作用,以及这些化合物之间的协同效应,为开发新型天然抗菌疗法提供更多思路。