内生真菌源锰纳米复合材料：抗菌抗癌的新希望

为解决传统抗生素滥用导致的抗菌耐药（AMR）及癌症治疗副作用问题，研究人员开展从药用植物分离内生真菌，合成锰纳米复合材料（MnNCs）并评估其生物活性的研究。结果显示，MnNCs 抗菌效果显著且能抑制肝癌细胞增殖，为开发新型抗菌和抗癌药物提供了方向。

　　在当今的医疗领域，传统抗生素的长期滥用，使得抗菌耐药（AMR）问题愈发严重，成为全球健康的重大威胁。想象一下，原本有效的抗生素逐渐失去作用，那些曾经容易治愈的感染性疾病又开始肆意横行，这是多么可怕的场景。而癌症治疗，如化疗和放疗，虽然在对抗癌症方面有一定作用，但它们带来的诸多副作用，却让患者在治疗过程中承受巨大痛苦，甚至对生命造成长期威胁。在这样的困境下，寻找新型、高效的抗菌和抗癌药物迫在眉睫。

来自埃及扎加济格大学（Zagazig University）的研究人员勇敢地迎接了这一挑战，开展了一项极具意义的研究。他们把目光投向了内生真菌，这种神秘的微生物寄生于植物组织中，不仅不会对植物造成危害，还能产生多种具有生物活性的化合物。研究人员希望从内生真菌及其次生代谢产物中挖掘出对抗疾病的新力量，同时探究锰纳米颗粒（MnNPs）及新型纳米复合材料（MnNCs）的生物活性，为开发新型抗菌和抗癌药物开辟新途径 。

研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。他们从辣木（Moringa oleifera Lam.）、番石榴（Psidium guava L.）等多种药用植物的叶片中分离内生真菌。通过 1,1 - 二苯基 - 2 - 苦基肼基（DPPH）法测定其抗氧化活性，利用琼脂扩散法检测抗菌活性。对于筛选出的最具活性的菌株，运用 18S rRNA 基因测序进行分子鉴定。还采用气相色谱 - 质谱联用（GC-MS）、液相色谱 - 质谱联用（LC-MS）、快速柱色谱（Flash chromatography）、核磁共振（NMR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术对活性化合物进行分离、纯化和鉴定。

下面让我们详细看看研究结果：

1. 内生真菌的鉴定：研究人员成功从收集的药用植物叶片中分离出 30 株内生真菌，经初步鉴定，它们分属于曲霉属（Aspergillus）、链格孢属（Alternaria）等八个主要属。
2. 粗次生代谢产物的生物活性
   • 抗氧化活性：通过 DPPH 法检测发现，多数真菌的胞外次生代谢产物比胞内具有更强的抗氧化能力。在所有测试菌株中，菌株 A1 的抗氧化活性最高，其胞外和胞内提取物都表现出显著的抗氧化效果。
   • 抗菌活性：大部分分离出的内生真菌提取物展现出显著的抗菌特性。胞外提取物对细菌的抗菌活性普遍强于胞内提取物，且部分菌株提取物对白色念珠菌（C. albicans）和烟曲霉（A. fumigatus）等真菌也有抑制作用。其中，菌株 A1 对多种细菌和真菌的抑制效果尤为突出。
   
   
3. 活性真菌菌株的分子鉴定：基于抗氧化和抗菌活性，菌株 A. terreus A1 被确定为最有效的真菌。经 18S - 28S rRNA 序列比对，确认其为土曲霉（Aspergillus terreus），并提交至 GenBank，获得登录号 OR243300。
4. 活性化合物的纯化和表征
   • GC-MS 分析：土曲霉提取物经 GC-MS 分析，鉴定出 11 种具有抗氧化、抗菌和抗癌特性的主要化合物，包括酚类、黄酮类、生物碱等多种类型。
   • LC-MS/MS 分析：在土曲霉水提取物的正、负离子模式下，通过 LC-MS/MS 共检测到 27 种化合物，这些化合物主要为生物碱、酚类、萜类等，对土曲霉的生物活性有重要贡献。
   • 快速柱色谱分离：利用快速柱色谱对活性化合物进行分离纯化，经过多次洗脱，最终得到单一的纯净有机化合物，为后续研究奠定了基础。
   • NMR 和 FTIR 分析：通过 NMR 和 FTIR 分析，确定了纯化后的活性化合物为 3-(2 - 羟基 - 4,4 - 二甲基 - 6 - 氧代 - 1 - 环己烯 - 1 - 基)-4 - 氧代戊酸（HDOCOX），其化学式为 C₁₃H₁₈O₅。
   
   
5. MnNPs 和 MnNCs 的表征：利用土曲霉的无细胞上清液成功生物合成 MnNPs，其粒径约为 25.267nm，zeta 电位为 - 34mV，形态呈球形、棒状和立方体形。MnNCs 则呈现出亚矩形形状，通过 X 射线衍射（XRD）等技术对其结构和元素组成进行了分析。
6. HDOCOX、MnNPs 和 MnNCs 的生物活性
   • 抗氧化活性：纯化后的 HDOCOX 展现出极高的抗氧化活性，超过了作为对照的抗坏血酸。
   • 抗菌活性：HDOCOX、MnNPs 和 MnNCs 对所有测试菌株都表现出显著的抗菌效果。MnNCs 对大肠杆菌（E. coli）和白色念珠菌的最小抑菌浓度（MIC）低至 10μg/mL，且通过透射电子显微镜（TEM）观察发现，它们能够破坏细菌和真菌的细胞膜，导致细胞变形和胞内物质泄漏。
   • 抗癌活性：研究表明，MnNPs 和 MnNCs 在一定浓度范围内对正常细胞毒性较低，而 HDOCOX、MnNPs 和 MnNCs 都能抑制肝癌细胞（HepG-2）的增殖，其中 MnNCs 的抑制效果最为显著，其 IC₅₀值仅为 7.43 ± 0.1μg/mL。
   
   

综合上述研究结果，研究人员得出结论：从内生真菌土曲霉中分离得到的 HDOCOX、生物合成的 MnNPs 以及二者组成的纳米复合材料 MnNCs，都具有显著的抗菌、抗癌和抗氧化活性。这一研究成果意义重大，为应对抗菌耐药问题和开发新型抗癌药物提供了新的方向和潜在的解决方案。它揭示了内生真菌及其代谢产物在医药领域的巨大潜力，也为纳米材料与天然产物结合用于生物医学研究提供了成功范例，有望推动相关领域的进一步发展，为人类健康带来新的希望。