近日，華南理工大學(xué)中新國(guó)際聯(lián)合研究院南藥國(guó)際研發(fā)中心蘇健裕教授和根特大學(xué)藥學(xué)院TomCoenye教授，在國(guó)際知名期刊ASM Microbiology Spectrum（2022 IF 9.043）上發(fā)表題為“Antibiofilm Activities of Borneol-Citral-Loaded Pickering Emulsions against Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus in Physiologically Relevant Chronic Infection Models”的研究論文。該工作開發(fā)了一種具有靶向細(xì)胞膜能力的納米氨基二氧化硅（SiO2-NH2NPs）穩(wěn)定的右旋龍腦（Borneol）和檸檬醛（Citral）的Pickering乳液（BC-Cap）。該P(yáng)ickering乳液在相關(guān)臨床感染模型，包括囊性纖維化病人的痰液模型、慢性傷口感染模型等具有優(yōu)異的抗生物被膜活性，能夠100%根除S. aureus臨床分離株形成的成熟生物被膜；且活體感染模型表明，該P(yáng)ickering乳液對(duì)G. mellonella幼蟲無毒性，能夠顯著提高已感染G. mellonella幼蟲的存活率；在臨床感染領(lǐng)域展現(xiàn)巨大的治療潛力。
研究摘要
天然植物活性成分因其廣譜抗菌活性，不易引起耐藥性以及良好的生物相容性等在抗菌領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。但其本身固有的缺點(diǎn)如易揮發(fā)、易氧化以及高度的疏水性等限制其應(yīng)用范圍。在這項(xiàng)工作中，檸檬醛作為抗菌劑，右旋龍腦作為滲透增強(qiáng)劑，利用工程納米材料開發(fā)了一種在細(xì)菌生長(zhǎng)環(huán)境具有強(qiáng)分散性的Pickering乳液。其中，右旋龍腦和檸檬醛作為疏水核心，檸檬醛同時(shí)發(fā)揮抗菌和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定功能，其醛基（-CHO）在水油界面處與功能化二氧化硅的氨基（-NH2）發(fā)生希夫堿反應(yīng)（Schiff base），自組裝獲得水包油型（O/W）Pickering 乳液，極大提高了天然抗菌物質(zhì)在生理環(huán)境中的穩(wěn)定性和分散性，并且龍腦、檸檬醛和納米顆粒的正電荷使細(xì)菌細(xì)胞膜成為靶標(biāo)。右旋龍腦和檸檬醛發(fā)揮協(xié)同抗菌活性，有效地抑制臨床致病菌株P(guān). aeruginosaPAO1和S. aureus P8-AE1和S. aureus Mu50在臨床感染模型形成生物被膜。更重要的是，右旋龍腦、檸檬醛及其Pickeing乳液能夠100%根除S. aureus形成的成熟生物被膜。此外，Pickering乳液具有良好的生物相容性，膜靶向天然活性產(chǎn)物及其Pickering乳液在臨床感染領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的治療潛力。
研究要點(diǎn)1
Pickering乳液可以有效抑制P. aeruginosaPAO1形成生物被膜，并減少P. aeruginosaPAO1成熟生物被膜體系的活菌數(shù)，但不能完全殺死SCFM2中的P.aeruginosaPAO1。
圖1.天然活性物質(zhì)及其Pickering乳液在SCFM2體系對(duì)銅綠假單胞菌PAO1生物被膜形成的抑制作用（A和B）和成熟生物被膜的清除作用（C和D）
研究要點(diǎn)2
右旋龍腦、檸檬醛、BC和BC-Cap可有效預(yù)防并消除臨床菌株S. aureusP8-AE1的生物被膜。
圖2.天然活性物質(zhì)及其Pickering乳液在SCFM2體系對(duì)PAO1生物被膜形成的抑制作用（A和B）和成熟生物被膜的清除作用（C和D）
研究要點(diǎn)3
右旋龍腦、檸檬醛、BC和BC-Cap均可顯著降低人工皮膚表面生物被膜的活菌數(shù)含量。
圖 3.人工皮膚表面的生物被膜抑制活性
研究要點(diǎn)4
天然活性物質(zhì)及其Pickering乳液對(duì)G. mellonella幼蟲無毒性或毒性極低，可顯著提高感染金黃色葡萄球菌G.mellonella幼蟲的存活率。
圖4.天然活性物質(zhì)及其Pickering乳液對(duì)感染金黃色葡萄球菌的大蠟螟幼蟲存活率的影響
研究總結(jié)
在這項(xiàng)研究中，通過將龍腦、檸檬醛與功能化二氧化硅納米顆粒自組裝，極大改善了天然活性成分的分散性，獲得了一種多策略的抗菌劑來消除臨床致病菌株及其形成的生物被膜。該P(yáng)ickeing乳液不僅提高了龍腦和檸檬醛在生理?xiàng)l件下的穩(wěn)定性，還提高了其靶向細(xì)菌細(xì)胞膜的能力。我們發(fā)現(xiàn)，在模擬的人工痰液環(huán)境中，1.25 mgmL-1的BC-Cap能夠有效消除90.0%（>1 log）的P. aeruginosaPAO1；且0.125 mgmL-1的BC-Cap能夠有效消除S. aureusP8-AE1 99.999%（>5 log）的銅綠假單胞菌PAO1；在傷口感染模型中，1mgmgmL-1的BC-Cap可抑制99%以上S. aureusMu50在人工皮膚表面的生長(zhǎng)。憑借其靶向能力，Pickering乳液在生理?xiàng)l件下具有極強(qiáng)的抗生物被膜活性。此外，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，天然活性產(chǎn)物及其Pickering乳液對(duì)G. mellonella幼蟲無毒性，且可顯著提高感染S.aureus G. mellonella幼蟲的存活率,有利于實(shí)現(xiàn)天然抗菌物質(zhì)在臨床上的有效預(yù)測(cè)和治療可能性。
該研究成果接下來將應(yīng)用于天然活性成分基功效護(hù)膚及微晶（針）產(chǎn)品。
通訊作者蘇健裕簡(jiǎn)介
華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院、中新國(guó)際聯(lián)合研究院教授，畢業(yè)于華南理工大學(xué)，美國(guó)馬里蘭大學(xué)訪問學(xué)者，“廣東特支計(jì)劃”科技創(chuàng)新青年拔尖人才、廣東省“揚(yáng)帆計(jì)劃”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)第一核心成員。帶領(lǐng)南藥資源開發(fā)團(tuán)隊(duì)在植物源活性物質(zhì)制備和利用方面承擔(dān)國(guó)家、省部級(jí)項(xiàng)目30多項(xiàng)，研發(fā)經(jīng)費(fèi)超過2000萬元；發(fā)表論文150多篇，H-index 26；申請(qǐng)和授權(quán)專利50多項(xiàng)；獲得廣東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（第1）、第25屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)“發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)金獎(jiǎng)”（第1）、廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣獎(jiǎng)（第1）、中國(guó)林業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)（第2）等省級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)10多項(xiàng)。
