酶解与机械破坏联合序贯光动力疗法靶向白念珠菌胞外基质的研究

本研究针对白念珠菌(Candida albicans)生物膜对光动力疗法(aPDT)的耐受性问题，创新性地结合DNase I酶解与低频超声机械破坏策略，通过10次序贯aPDT处理，显著降低生物膜活菌数(5.3-5.9 log10)，并有效降解水溶性多糖(WSP)和胞外DNA(eDNA)。该研究为克服真菌生物膜治疗瓶颈提供了协同治疗新范式。

　　

真菌感染已成为全球健康威胁，其中白念珠菌(Candida albicans)作为最常见的致病真菌，其生物膜形成能力导致临床治疗失败率高达40%。生物膜中致密的胞外基质(ECM)像"防护罩"般阻碍药物渗透，而传统抗真菌药物面临日益严重的耐药性问题。尤其值得注意的是，COVID-19疫情期间机械通气患者的口腔念珠菌感染率激增，使得开发新型抗生物膜策略迫在眉睫。

在这项发表于《Photodiagnosis and Photodynamic Therapy》的研究中，巴西圣保罗州立大学的Amanda Bellini团队提出了创新性的解决方案。研究人员巧妙地将"化学剪刀"DNase I与"物理锤"低频超声相结合，在光动力疗法(aPDT)前对生物膜进行预处理，通过10次序贯治疗实现了对生物膜结构的"破盾"与"歼敌"双重效果。

研究采用ATCC 90028标准菌株构建48小时成熟生物膜模型，主要技术路线包括：1）DNase I(20 U/mL)酶解5分钟靶向eDNA；2）7W低频超声(170-190J)机械破坏30秒；3）Photodithazine?(PDZ)光敏剂(25 mg/L)联合660nm LED(18 J/cm²)的aPDT处理。通过菌落计数(CFU/mL)、生物膜组分定量和扫描电镜(SEM)等多维度评估干预效果。

3.1 活菌数变化

所有处理组经10次aPDT后均实现显著杀菌效果：单独aPDT组降低5.7 log₁₀，DNase预处理组5.5 log₁₀，超声组5.3 log₁₀，联合组5.3 log₁₀。值得注意的是，联合处理在早期(Apl#1)即显现协同效应，提示机械破坏可增强酶解效率。

3.2-3.8 胞外基质组分分析

总干重量在序贯处理后减少30-40%，证实生物膜结构被有效瓦解。特别发现：

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  不溶性蛋白在首次处理后即下降46%，表明aPDT可直接损伤细胞结构

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  水溶性多糖(WSP)和eDNA持续减少，DNase+超声组降幅最显著

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  碱溶性多糖(ASP)需多次处理才被降解，反映其结构稳定性更高

3.9 超微结构观察

SEM图像生动展示了"三重打击"策略的独特优势：

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  细胞簇数量明显减少，证明生物膜空间结构被破坏

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  细胞壁出现凹陷和孔洞，提示氧化损伤累积效应

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  联合处理组可见ECM纤维网络断裂，形成"蜂窝状"疏松结构

这项研究的重要意义在于突破了单一疗法的局限性，通过"酶-机-光"三位一体策略实现了：

1）物理性增强药物渗透：超声产生的空化效应形成微通道，使PDZ和氧分子更易深入生物膜深层；

2）化学性削弱防御屏障：DNase特异性切断eDNA骨架，瓦解ECM的"分子脚手架"；

3）生物性累积杀伤效应：序贯aPDT造成ROS持续攻击，避免真菌修复机制激活。

该方案为临床难治性念珠菌病（如义齿性口炎、口腔念珠菌病）提供了可转化的治疗范式：先通过含DNase漱口水松动生物膜，再用医用超声设备进行表面处理，最后采用便携式LED光源完成杀菌。未来研究可进一步优化参数，开发一体化治疗设备，并探索在医疗器械消毒等领域的应用潜力。