真菌感染通常由念珠菌为代表的、隐球菌和曲霉菌等致病菌引起,其中侵袭性念珠菌病是最大的挑战之一。由于这类真菌感染往往具备高侵袭深度,且易在皮下形成生物膜等特征,进一步增加了治疗的难度。目前,以唑类药物为代表的抗真菌剂是最典型的一线策略,但由于真菌和人类宿主之间的相似性,强抗真菌剂容易表现出较高的细胞毒性。并且,此类抗真菌剂的长期使用,还可能导致病原体耐药性的发展。因此,有必要开发一种安全且有效的治疗真菌感染的无抗生素策略。
近日,南昌大学光健康团队研究人员将传统中药艾草炭化后修饰ZnO纳米材料,制备出一种具有黄光(YL)和超声(US)双响应性的窄带隙材料(CMZ),用于协同抗真菌治疗。在US和YL辐照下,CMZ通过压电-光催化作用产生大量活性氧(ROS),进而干扰真菌毒力、代谢活动、菌丝生长、生物膜发育相关基因的表达,实现高效根除浮游白色念珠菌(C.albicans)及其成熟生物膜。尽管隔着1厘米厚的组织屏障,CMZ能够快速灭活99.9%的C.albicans,显示出良好的体外深层抗真菌功效。此外,基于CMZ的抗真菌策略的体内功效在两种真菌感染模型(开放性伤口感染和深层皮肤感染)中得到证明,表现出优于传统抗真菌剂酮康唑(达克宁)的疗效。
通过研究发现,基于真菌感染的高侵袭深度和高治疗难度等问题,构建出由超声和黄光推进的CMZ深部抗真菌平台,实现了真菌感染的快速治疗。窄带隙的CMZ具备超声和黄光双响应性,能够通过压电-光催化作用产生大量ROS,快速根除浮游C.albican及其生物膜。潜在抗真菌机制涉及内在ROS产生以及生物学过程干扰,包括真菌毒力因子、氧化应激相关基因、铁代谢相关基因、菌丝发育相关基因以及生物膜形成相关基因。
实验证明,该抗真菌平台在两种真菌感染模型(开放性伤口感染和深层皮肤感染)中表现出出色的治疗能力,且优于传统抗真菌剂KTZ的疗效,包括深层真菌快速清理与感染组织有效修复。综上所述,由超声和黄光推进的CMZ抗真菌体系为真菌感染提供了一种有前途的替抗策略,也有望治疗其他更深部位的感染疾病(如细菌性肺炎、幽门螺杆菌感染)。