生物源硒纳米颗粒抑制口腔病原菌生物膜形成及抗肝癌活性的分子机制研究

本研究针对口腔病原菌Klebsiella pneumoniae和Bacillus subtilis的多重耐药性及生物膜形成难题，创新性地利用柑橘果皮提取物绿色合成硒纳米颗粒(Se-NPs)，通过分子对接技术揭示其靶向LuxS Synthase和AbbA蛋白的抑菌机制，证实Se-NPs能显著抑制85.08%和75.45%的生物膜形成，并与阿奇霉素产生协同效应(FIC=0.253-0.502)，同时展现对HepG2癌细胞的选择性毒性(IC50=2.12μg/mL)，为开发新型抗菌-抗癌双功能纳米制剂提供理论依据。

　　

口腔微生物组中潜伏着诸多健康威胁，其中Klebsiella pneumoniae和Bacillus subtilis等病原菌通过形成生物膜（Biofilm）这一"细菌堡垒"，不仅能抵抗抗生素攻击，还会引发龋齿、牙周炎甚至全身感染。更棘手的是，这些菌株已进化出多重耐药性（MDR），对β-内酰胺类等抗生素产生抗性。传统抗菌药物在对抗生物膜时往往力不从心，亟需开发能同时破坏生物膜结构并规避耐药机制的新型制剂。

来自埃及Al-Ryada科学与技术大学牙科学院的基础与医学科学系研究人员，创新性地利用柑橘果皮提取物绿色合成了硒纳米颗粒（Se-NPs），通过多学科技术手段系统评估了其抗菌、抗生物膜及抗癌活性。研究发现Se-NPs能精准靶向病原菌的群体感应系统，显著降低生物膜形成能力，并与现有抗生素产生协同效应，同时展现出对肝癌细胞的选择性杀伤作用。这项突破性成果发表于《BMC Microbiology》，为开发兼具抗菌和抗癌功能的纳米药物提供了新思路。

研究采用四大关键技术：1) 柑橘果皮水提物生物还原法合成Se-NPs；2) 多模态表征技术（UV-Vis、FTIR、TEM等）解析纳米材料特性；3) 分子对接模拟分析Se-NPs与LuxS Synthase/AbbA蛋白的相互作用；4) MTT法评估对HepG2细胞的细胞毒性。实验所用临床菌株分离自口腔样本（NCBI登录号PP995146/PP995148）。

材料与方法
研究团队采用生态友好的绿色合成策略，将柑橘果皮提取物与亚硒酸钠溶液按2:1比例反应，通过表面等离子共振（SPR）特征峰（325nm）确认Se-NPs形成。透射电镜（TEM）显示纳米颗粒呈近球形，平均粒径45.4nm，能量色散X射线分析（EDX）证实含88.49%硒元素。

抗菌与MIC测定
Se-NPs对K. pneumoniae A11和B. subtilis A33的最小抑菌浓度（MIC）分别为0.25和0.125 mg/mL，抑菌圈直径达11-14mm。值得注意的是，阳性对照Hexitol对这两种MDR菌完全无效（MIC>100μg/mL），凸显Se-NPs的独特优势。

生物膜抑制效应
在亚抑制浓度下（0.125-0.25 mg/mL），Se-NPs使K. pneumoniae A11和B. subtilis A33的生物膜形成分别降低85.08%和75.45%（p<0.05），且不影响浮游菌生长，表明其特异性靶向生物膜相关毒力因子。

分子对接模拟
计算机模拟揭示Se-NPs通过疏水作用与K. pneumoniae LuxS Synthase的Asp52/Asp132残基结合（结合能-3.9020 kcal/mol），同时与B. subtilis AbbA蛋白的His3/Met4/Arg5形成相互作用（结合能-4.2489 kcal/mol），从分子层面解释了其干扰群体感应和生物膜发育的机制。

药物协同效应
棋盘试验显示Se-NPs与阿奇霉素联用产生显著协同作用，对两种病原菌的FIC指数分别为0.502和0.253，联合用药使抑菌圈扩大至21.5-22mm，为临床联合用药方案提供实验依据。

抗肿瘤活性
MTT实验证实Se-NPs对HepG2肝癌细胞具有剂量依赖性细胞毒性，IC₅₀为2.12±0.02μg/mL，在50μg/mL浓度下细胞存活率仅2.67%，而正常细胞受影响较小，展现其作为靶向抗癌剂的潜力。

这项研究首次系统阐明了生物源Se-NPs通过多靶点作用对抗口腔MDR病原体的分子机制，其创新性体现在三方面：1) 将农业废弃物转化为高附加值纳米药物；2) 同时靶向抗菌和抗癌通路；3) 通过分子模拟指导纳米药物设计。研究结果为开发新一代"抗毒力策略"（Anti-virulence Approach）纳米制剂奠定基础，对解决抗生素耐药危机和实现精准医疗具有重要启示意义。未来研究可进一步优化Se-NPs的表面修饰，提升其口腔滞留性和靶向递送效率。