2-羟基二亚苄基丙酮作为多功能涂层抑制白色念珠菌生物膜形成的机制研究

为解决医疗器械相关真菌感染难题，荷兰格罗宁根大学团队创新性地采用单羰基姜黄素类似物2-羟基二亚苄基丙酮（Curcuminoid D）涂层技术，通过FTIR、AFM和CLSM等技术证实该涂层能显著降低白色念珠菌（C. albicans）粘附力（降低66%）、抑制菌丝发育（减少86%）并下调生物膜相关基因（HWP1/ALS3/ALS5），为抗真菌表面改性提供了非抗生素依赖的新策略。

　　

白色念珠菌（Candida albicans）作为医院获得性感染的主要机会性病原体，常引发导管相关血流感染和植入物感染，其形成的生物膜对现有抗真菌药物具有极强耐药性。更棘手的是，这种真菌能通过形态转换（从酵母态转为侵袭性菌丝态）增强致病性，而传统银基或壳聚糖涂层存在细胞毒性或稳定性不足等缺陷。面对这一临床挑战，荷兰格罗宁根大学医学中心联合巴西圣保罗州立大学的研究团队独辟蹊径，从天然姜黄素的结构改造入手，开发出具有多重抗真菌功能的单羰基姜黄素类似物涂层，相关成果发表在《Journal of Applied Microbiology》上。

研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证涂层稳定性，通过原子力显微镜（AFM）定量检测真菌粘附力变化，结合平行平板流动腔观察动态粘附行为。基因表达分析采用实时定量PCR（RT-qPCR），生物膜三维结构通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）结合活/死细胞染色评估，并用人牙龈成纤维细胞（HGF-1）和口腔角质形成细胞（HOK）验证生物相容性。

表面特性表征
FTIR光谱在1750-1650 cm^-1处检测到特征羰基峰，证实2-羟基二亚苄基丙酮（Curcuminoid D）成功涂覆于聚苯乙烯和玻璃表面。接触角测试显示该涂层使亲水玻璃疏水化（0°→51°），但对疏水聚苯乙烯（90°→87°）影响甚微。

粘附力调控机制
AFM检测发现涂层使聚苯乙烯表面真菌粘附力降低2倍（P≤0.01），流动腔实验显示玻璃表面粘附量减少66%。值得注意的是，涂层处理后两种材料的粘附力趋于一致，提示抗粘附效应源于涂层-真菌直接相互作用，而非表面润湿性改变。

形态转换抑制
菌丝发育实验显示，涂层使聚苯乙烯和玻璃表面的菌丝平均长度分别从75μm降至27μm（P≤0.001）和50μm缩至7μm（P≤0.0001）。RT-qPCR证实菌丝特异性基因HWP1表达下调15倍，这解释了涂层阻碍形态转换的分子机制。

生物膜干预
CLSM三维重建显示，涂层使聚苯乙烯表面生物膜的细胞膜（绿色荧光）和细胞壁（蓝色荧光）信号分别降低38%和40%。CFU计数证实48小时生物膜负荷减少3倍，但对玻璃表面效果不显著。暴露312μg/ml涂层24小时后，成熟生物膜代谢活性下降63%。

基因调控网络
早期生物膜（2小时）的关键粘附基因ALS3和ALS5表达分别下调20倍和3倍，而成熟期（48小时）ALS1反常上调5倍。这种时序性调控特征表明涂层主要干扰初始定植而非成熟生物膜结构。

生物安全性
XTT法检测显示涂层对HGF-1和HOK细胞的存活率均>70%，符合ISO 10993-5标准，但原代HOK细胞呈现轻微敏感性，提示临床转化需优化剂量。

该研究首次阐明单羰基姜黄素类似物通过三重机制发挥抗真菌作用：物理性降低粘附力、抑制形态转换、干扰基因调控网络。相较于易引发耐药性的传统抗真菌涂层，这种非释放型策略具有长效稳定的优势。特别值得注意的是，涂层对聚苯乙烯（类似医用硅橡胶）的显著效果，为嗓音修复术等长期植入装置提供了解决方案。尽管在亲水材料上的持久性有待提升，但该研究为开发"抗定植-抑菌丝-减毒力"的多功能生物材料涂层奠定了理论基础。未来研究可扩大临床菌株测试范围，并探索与其他功能性聚合物的复合涂层设计。