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2024-01-09
起源:中国茶叶学会新媒体
近日,资料化学领域顶级期刊《Advanced Materials》(IF=29.4)在线颁发了中国农业科学院茶叶钻研所茶叶质量与风险评估创新团队最新钻研成就,文章标题为“Engineering Antimicrobial Metal–Phenolic Network Nanoparticles with High Biocompatibility for Wound Healing”。该团队初次研发了茶多酚原位自组装技术,构建了茶多酚金属纳米生物资料,有效断根耐药菌生物膜引起的伤口习染,并系统评估了其安全风险。
细菌耐药性已经成为全球公共卫生安全问题,而传统抗生素在针对耐药菌的医治存在肯定的局限性。近年来,纳米技术在抗菌领域的利用已成为钻研热点之一,将高分子、碳、金属等造备成纳米资料拥有优良抗菌个性,但资料造备过程中仍存在步骤复杂、前提刻薄,环境不敦睦等问题。因而,亟需开发一种合成步骤单一、成本低、绿色高效的抗菌剂突破耐药菌困境。茶多酚是茶叶滋味的关键物质,也是茶叶中含量最高的活性成分,拥有天然的抗菌机能。但茶多酚含有多个酚羟基,容易被氧化、络合等而产生化学结构扭转,以至其生物体内利用度低。
为解决此难题,中茶所茶叶质量与风险评估团队利用茶多酚的结构个性开发了一衷煺适性的茶多酚原位一步自组装步骤(图1),实现了在水相常温常压前提下茶多酚稳态纳米生物资料的急剧绿色合成,蕴含分歧茶多酚(EGCG,EC,ECG,EGC,TP等),与FDA核准的戒酒硫代谢物DEDTC和分歧金属(Au, Ag,Ce, Mg等)自组装成纳米颗粒),并发现茶多酚自组装新资料拥有显著的协同抗菌效应。

图1. 茶多酚自组装金属抗菌生物资料的构建及其抗习染机造示意图
以EGCG自组装纳米铜颗粒(am-MPN NPs)为例,对其描摹、结构、键合方式和不变性等进行了系列表征,并发显熹抗菌能力比现有报路的其他铜基抗菌资料提高了10-1000倍(图2,3)。

图2. am-MPN NPs的描摹和表征

图3. am-MPN NPs对浮游细菌的抑菌活性评价
不仅是针对浮游细菌,钻研进一步通过构建细菌生物膜模型,证了然am-MPN NPs可极显著的粉碎耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)形成的生物膜,而EGCG对MRSA生物膜没有显著成效(图4)。此表,通过细胞、血液、斑马鱼和幼鼠等安全性测试,系统证了然am-MPN NPs活性浓度下的体内表生物安全性,并且使用两种线虫模型验证了其在线虫整个性命周期的持久安全性(图4)。

图4. am-MPN NPs对细菌生物膜的作用和安全性评价
通过构建幼鼠MRSA皮肤伤口习染模型,发现am-MPN NPs能够通过抑造伤口处细菌成长、调节免疫因子、刺激新生血管形成等推进伤口的愈合(图5)。

图5. am-MPN NPs推进MRSA习染伤口愈合
优越的生物安全性和显著的抗菌活性批注其在医治伤口习染利用方面的巨大潜力;旖馕龇⑾謅m-MPN NPs能够粉碎细菌壁膜结构,导致细菌内容物泄露;引起细菌内活性氧发作,核酸结构粉碎;以及形成醌蛋白(图6);其中多酚基资料为特点的醌蛋白介导抗菌机造是初次报路。

图6. am-MPN NPs的抗菌机造解析
综上,本钻研利用茶多酚自组装技术轻便、急剧、绿色高效地造备了am-MPN NPs,进一步证了然am-MPN NPs的体内表优越生物安全性、协同抗菌活性以及推进耐药菌伤口愈合,并提出了多酚基资料在细菌内产生醌蛋白的抗菌新机造。该钻研进一步推动了茶叶多酚资源的利用,为茶多酚自组装新资料设计以及协同健全钻研提供了新思路。
该钻研第一作者为中茶所结合造就硕士钻研生俞蓉欣和陈红平钻研员,通讯作者为张相春博士以及墨尔本大学林志兴钻研员和Frank教授,该工作得到了浙江省沉点研发打算,国度天然科学基金和中国农科院创新工程青年专项等项目支持。
供稿:中国农业科学院茶叶钻研所 茶叶质量与风险评估创新团队