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耐药念珠菌感染日益严峻,现有抗真菌药物效果不佳。研究人员开展利用野生鸡枞菌(Termitomyces)提取物合成银纳米颗粒(AgNPs)并研究其抗耐药念珠菌活性的研究。结果显示 AgNPs 对多数菌株有效,有望成为新型抗真菌剂。
在现代医学领域,真菌感染尤其是由念珠菌(Candida)引起的感染,正逐渐成为一个棘手的难题。随着全球范围内免疫抑制患者数量的增加,念珠菌感染的发生率也在不断攀升。念珠菌作为一种常见的真菌病原体,不仅能引发黏膜感染,还常常导致院内感染,如念珠菌血症,严重威胁患者的生命健康。更为糟糕的是,越来越多的念珠菌菌株对现有的一线抗真菌药物,如唑类和棘白菌素类,产生了耐药性。这使得临床治疗面临巨大挑战,急需开发新的抗真菌疗法。
在这样的背景下,来自国外的研究人员开展了一项具有创新性的研究。他们将目光投向了绿色纳米技术,尝试利用野生鸡枞菌(Termitomyces)的提取物来合成银纳米颗粒(AgNPs),并深入探究这些 AgNPs 对耐药念珠菌的体外活性。该研究成果发表在《Current Research in Biotechnology》上,为解决耐药念珠菌感染问题带来了新的希望。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先,通过采集野生鸡枞菌样本,经处理后获得其提取物,并以此为原料合成 AgNPs。随后,利用紫外 - 可见分光光度计(UV - Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散 X 射线光谱(EDX)、X 射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和动态光散射(DLS)等技术对合成的 AgNPs 进行全面表征。在研究 AgNPs 的抗真菌活性时,采用了临床和实验室标准协会(CLSI)推荐的方法,通过制备标准接种物、配置药物稀释液,进行琼脂扩散法和肉汤微量稀释法实验,来测定 AgNPs 对耐药念珠菌的抑制效果。
下面来具体看看研究结果:
- 鸡枞菌提取物的得率:鸡枞菌水提取物的得率为 10.45%,相对较高。这一结果表明水作为提取溶剂能够有效获取鸡枞菌中的成分,且具有绿色环保的优势。其得率与其他一些蘑菇提取物的得率存在差异,这可能与蘑菇的种类、培养过程、干燥温度等因素有关。
- AgNPs 的合成与表征:
- 视觉观察:在合成过程中,反应溶液颜色从浅黄色逐渐变为深棕色,这一现象表明银离子被还原为银纳米颗粒。这是由于鸡枞菌提取物中的生物分子,如蛋白质、酚类等,发挥了还原和稳定银纳米颗粒的作用。
- UV - Vis 光谱分析:通过对反应溶液的 UV - Vis 光谱测量发现,随着反应时间增加,吸光度峰值不断上升,直至 10 小时后趋于稳定。在 385nm 处出现典型的银表面等离子体共振(SPR)峰,这进一步证实了 AgNPs 的形成。同时,该峰的特征表明合成的 AgNPs 具有球形且尺寸均匀的特点。
- SEM 分析:SEM 图像显示,合成的 AgNPs 呈现出紧密结合的颗粒结构,由类似花生壳形状的小颗粒聚集而成,具有粗糙表面和纳米孔结构。颗粒平均尺寸在 28 - 45nm 之间,这种结构为 AgNPs 提供了较大的比表面积,有利于其发挥生物活性。
- EDX 分析:EDX 分析结果显示,在能量值为 0.35 和 3.00keV 处出现明显峰值,证实了样品中银元素的存在。同时,还检测到碳和氧元素,这些元素来源于鸡枞菌提取物中的生物分子,它们在合成过程中起到了稳定和封端的作用。
- XRD 分析:XRD 图谱呈现出四个典型的单相 AgNPs 晶体特征峰,对应于面心立方结构的不同晶面。通过 Debye Scherer 模型计算得出,AgNPs 的平均晶粒尺寸为 53.06nm,这与 SEM 图像分析结果相符,进一步证明了其纳米晶性质。
- FTIR 光谱分析:FTIR 光谱显示,鸡枞菌提取物和合成的 AgNPs 具有相似的吸收峰,表明提取物中的多种功能基团,如蛋白质中的 NH、羧基和羟基等,参与了 AgNPs 的合成过程,并在其表面存在,这有助于增强 AgNPs 的稳定性和抗菌活性。
- Zeta 尺寸和电位分析:DLS 测量得到 AgNPs 的 Zeta 尺寸为 100.5nm,Zeta 电位为 - 22.7mV。这表明 AgNPs 在水中具有适度的胶体稳定性和静电排斥分散性,虽然负电荷可能会使 AgNPs 与带负电的念珠菌细胞产生一定排斥,但念珠菌细胞膜中的多糖成分能够增强 AgNPs 的抗菌能力。
- AgNPs 的抗念珠菌活性:
- 抑菌圈实验:AgNPs 对除一种菌株外的所有测试耐药念珠菌菌株均表现出显著的抗真菌活性,但对不同菌株的抑制程度有所差异,且抑制率与纳米浓度无关。与所选的商业抗真菌药物相比,AgNPs 的抗菌效果更为显著,仅两性霉素 B 对部分菌株有抑制作用,而氟康唑和制霉菌素则无明显抑制效果。
- MIC 和 MFC 测定:AgNPs 对念珠菌菌株的 MIC 值范围为 < 0.0122 - 0.13±0.06mg/mL,表明念珠菌菌株对其高度敏感。其中,C - 4 菌株最为敏感,MIC 值 < 0.0122mg/mL。不同菌株的 MFC 值也有所不同,最低值出现在 C - 01 和 C - 4 菌株,为 0.08±0.03mg/mL;最高值出现在 S - 68 和 S - 75 菌株,为 1.56±0.00mg/mL。
- 活性指数分析:通过计算活性指数(AI)发现,对于部分菌株,AgNPs 的 AI 值大于 1,表明其抗真菌活性优于标准药物;而对于 C - 2 菌株,AgNPs 的 AI 值小于 1,说明两性霉素 B 对该菌株的抗真菌效果更好。
综合上述研究结果,研究人员得出结论:野生鸡枞菌是合成 AgNPs 的优良生物材料,所合成的 AgNPs 具有球形、均匀、晶体结构且尺寸适宜的特点。在对抗耐药念珠菌方面,AgNPs 展现出了卓越的疗效,相比传统抗真菌药物具有明显优势。其抑菌机制可能是通过破坏念珠菌细胞膜的完整性,干扰细胞代谢,最终导致细胞死亡。这一研究成果为治疗耐药念珠菌感染提供了新的潜在策略,有望开发出新型抗真菌药物,对解决临床耐药真菌问题具有重要意义。然而,目前对于这些 AgNPs 在人体细胞中的作用机制、准确配方以及安全性等方面还需要进一步研究,以便未来能够更好地应用于生物医学领域,为患者带来更多福祉。