铁锰偶氮肟复合物作为抗菌剂对抗医院排水源抗生素耐药野生菌的研究

这篇研究创新性地开发了铁(Fe)和锰(Mn)偶氮肟(azo-oxime)金属复合物（共7种），通过多机制协同作用有效抑制医院污水中的多重耐药菌(MDR)。研究证实复合物通过产生活性氧(ROS)引发脂质过氧化、破坏细胞膜完整性，同时干扰细菌翻译机制（靶向30S核糖体亚基）和DNA复制（影响DNA旋转酶），对大肠杆菌(E. coli)、嗜麦芽窄食单胞菌(S. maltophilia)等临床耐药菌株展现出显著抗菌活性，为环境源耐药菌防控提供了新策略。

　　

引言

抗生素耐药性已成为全球公共卫生危机，医院污水是多重耐药菌(MDR)的重要温床。本研究聚焦铁(Fe^II/III)和锰(Mn^II)与偶氮肟配体形成的七种金属复合物，通过多靶点作用对抗野生耐药菌群。这些复合物不仅利用金属离子的生物相容性优势，其独特的配体结构更赋予其跨越细菌耐药屏障的能力。

方法学

研究从印度西孟加拉邦Bidhannagar政府医院采集污水样本，分离出四种优势菌株：大肠杆菌(Escherichia coli)、嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)、藤黄微球菌(Micrococcus luteus)和炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)。通过16S rRNA测序确认菌株身份后，采用以下创新实验体系：

1. 1.

   复合物抗菌效能：通过菌落计数(CFU)测定IC₅₀值（50-70 ppm），发现三核铁复合物3c抗菌活性最强。

2. 2.

   分子机制解析：

   • •

     氧化应激：NBT检测显示复合物诱导活性氧(ROS)暴发，TBARS实验证实丙二醛(MDA)水平升高3-5倍，导致膜脂过氧化。

   • •

     翻译抑制：体外翻译系统证明复合物使细菌RNA失活，分子对接显示其与16S rRNA的Shine-Dalgarno序列结合（结合能-12.5 kcal/mol），阻碍起始复合物形成。

   • •

     DNA损伤：电泳出现DNA碎片带，但电泳迁移率实验(EMSA)排除了直接结合DNA的可能，提示损伤源于ROS间接作用。

关键发现

1. 1.

   多耐药谱：分离菌株对克林霉素、头孢他啶等临床常用抗生素广泛耐药，但对金属复合物敏感。

2. 2.

   双机制协同：

   • •

     铁复合物通过Fenton反应产生活性氧，破坏膜结构（蛋白泄漏量增加2.8倍）；

   • •

     锰复合物则更易与DNA旋转酶结合（对接评分-9.4 kcal/mol），干扰复制。

3. 3.

   环境适用性：在模拟污水环境中，70 ppm复合物3c可使总菌落数降低85%，且150 ppm即显现杀菌效应。

讨论亮点

与传统银纳米粒子相比，该复合物具有三重优势：

1. 1.

   多靶点规避耐药：同步攻击膜结构、翻译系统和DNA，迫使细菌需多重突变才能存活；

2. 2.

   生物安全性：铁/锰作为人体必需微量元素，其复合物在抗菌浓度下细胞毒性可控；

3. 3.

   环境友好：配体可生物降解，避免二次污染。研究为治理医院污水耐药菌污染提供了可规模化的解决方案。

应用前景

该成果不仅为临床耐药菌感染提供潜在治疗候选物，其"wholistic"（整体性）污水处理策略更可延伸至工业废水处理领域。后续研究将优化复合物稳定性，并探索其与现有抗生素的协同效应。