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真菌合成的MnO–MgO双金属纳米颗粒对耐药病原体的协同抗菌和抗生物膜作用

时间:2026年5月21日
来源:BMC Microbiology

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摘要多重耐药性细菌疾病对全球公共卫生构成了日益严重的威胁。这些细菌降低了传统药物的效果,导致感染反复发作、住院时间延长、医疗费用增加以及死亡率上升。纳米医学将纳米技术与疾病管理相结合,成为现代医疗保健领域的一个有前景的方向。在本研究中,利用黑曲霉(Aspergillus nige

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摘要

多重耐药性细菌疾病对全球公共卫生构成了日益严重的威胁。这些细菌降低了传统药物的效果,导致感染反复发作、住院时间延长、医疗费用增加以及死亡率上升。纳米医学将纳米技术与疾病管理相结合,成为现代医疗保健领域的一个有前景的方向。在本研究中,利用黑曲霉(Aspergillus niger)PQ269689.1提取物通过真菌合成方法制备了氧化锰-氧化镁双金属纳米颗粒(MnO–MgO BNPs),其中真菌代谢物起到了天然还原剂和稳定剂的作用。采用多种分析技术对所得MnO–MgO BNPs进行了表征和成分分析。紫外-可见光谱(UV–vis spectroscopy)显示BNPs的形成,并在300纳米附近出现了特征吸收峰;傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了参与稳定的功能基团。能量色散X射线光谱(EDX)分析证实了其富含锰(Mn)和镁(Mg)的成分;透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)成像显示其具有角状、片状的晶体结构,粒径范围为10至85纳米。X射线衍射(XRD)结果进一步确认了MnO和MgO的晶体相。生物学评估表明,这些纳米颗粒对MCF-7乳腺癌细胞具有选择性的、剂量依赖性的细胞毒性(IC₅₀ = 96.09 µg/mL)。合成的MnO–MgO BNPs表现出显著的广谱抗菌效果,其中对大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC 25922的抑菌圈最大(25.67 ± 0.57毫米),其抑菌率比环丙沙星(ciprofloxacin)高106.96%。最小抑菌浓度(MIC)介于32至256 µg/mL之间,其中腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)ATCC 35552的MIC₅₀最低,为11.56 µg/mL。实验表明,这些纳米颗粒对大多数泌尿病原体(包括铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa ATCC 25668和大肠杆菌Escherichia coli ATCC 25922)主要表现出杀菌作用。此外,它们还显著清除了铜绿假单胞菌的生物膜(67.97 ± 0.29%),并对某些生物膜具有出色的抑制效果,尤其是对奇异变形杆菌Proteus mirabilis ATCC 29906,在低于最小抑菌浓度的条件下抑菌率为92.04%。棋盘实验(checkerboard studies)显示,这些纳米颗粒与阿莫西林(amoxicillin)联合使用时对金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus ATCC 25923具有高度协同作用,其分数抑制浓度指数为0.375,显著降低了两种药物的用量。这些发现凸显了真菌合成MnO–MgO BNPs在生物医学应用中的多功能治疗潜力。

多重耐药性细菌疾病对全球公共卫生构成了日益严重的威胁。这些细菌降低了传统药物的效果,导致感染反复发作、住院时间延长、医疗费用增加以及死亡率上升。纳米医学将纳米技术与疾病管理相结合,成为现代医疗保健领域的一个有前景的方向。在本研究中,利用黑曲霉(Aspergillus niger)PQ269689.1提取物通过真菌合成方法制备了氧化锰-氧化镁双金属纳米颗粒(MnO–MgO BNPs),其中真菌代谢物起到了天然还原剂和稳定剂的作用。采用多种分析技术对所得MnO–MgO BNPs进行了表征和成分分析。紫外-可见光谱(UV–vis spectroscopy)显示BNPs的形成,并在300纳米附近出现了特征吸收峰;傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了参与稳定的功能基团。能量色散X射线光谱(EDX)分析证实了其富含锰(Mn)和镁(Mg)的成分;透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)成像显示其具有角状、片状的晶体结构,粒径范围为10至85纳米。X射线衍射(XRD)结果进一步确认了MnO和MgO的晶体相。生物学评估表明,这些纳米颗粒对MCF-7乳腺癌细胞具有选择性的、剂量依赖性的细胞毒性(IC₅₀ = 96.09 µg/mL)。合成的MnO–MgO BNPs表现出显著的广谱抗菌效果,其中对大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC 25922的抑菌圈最大(25.67 ± 0.57毫米),其抑菌率比环丙沙星(ciprofloxacin)高106.96%。最小抑菌浓度(MIC)介于32至256 µg/mL之间,其中腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)ATCC 35552的MIC₅₀最低,为11.56 µg/mL。实验表明,这些纳米颗粒对大多数泌尿病原体(包括铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa ATCC 25668和大肠杆菌Escherichia coli ATCC 25922)主要表现出杀菌作用。此外,它们还显著清除了铜绿假单胞菌的生物膜(67.97 ± 0.29%),并对某些生物膜具有出色的抑制效果,尤其是对奇异变形杆菌Proteus mirabilis ATCC 29906,在低于最小抑菌浓度的条件下抑菌率为92.04%。棋盘实验(checkerboard studies)显示,这些纳米颗粒与阿莫西林(amoxicillin)联合使用时对金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus ATCC 25923具有高度协同作用,其分数抑制浓度指数为0.375,显著降低了两种药物的用量。这些发现凸显了真菌合成MnO–MgO BNPs在生物医学应用中的多功能治疗潜力。

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