真菌传染严重吗？
真菌传染被认为是一场公认的重大的康健危急，其去世亡率现已超过全天下的疟疾和乳腺癌。
它由什么引起呢？
它常日由念珠菌为代表的、隐球菌和曲霉菌等致病菌引起，个中侵袭性念珠菌病是最大的寻衅之一。由于这类真菌传染每每具备高侵袭深度，且易在皮下形成生物膜等特色，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范例的一线策略，但由于真菌和人类宿主之间的相似性，强抗真菌剂随意马虎表现出较高的细胞毒性。并且，此类抗真菌剂的长期利用，还可能导致病原体耐药性的发展。因此，有必要开拓一种安全且有效的治疗真菌传染的无抗生素策略。
近期，南昌大学光康健团队在ACS NANO上揭橥了题为“Traditional Herb (Moxa) Modified Zinc Oxide Nanosheets for Quick, Efficient and High Tissue Penetration Therapy of Fungal Infection”的事情。
在这项事情中，研究职员将传统中药艾草炭化后润色ZnO纳米材料，制备出一种具有黄光（YL）和超声（US）双相应性的窄带隙材料（CMZ），用于协同抗真菌治疗。在US和YL辐照下，CMZ通过压电-光催化浸染产生大量活性氧（ROS），进而滋扰真菌毒力、代谢活动、菌丝成长、生物膜发育干系基因的表达，实现高效拔除浮游白色念珠菌（C. albicans）及其成熟生物膜。只管隔着1.00 cm厚的组织樊篱，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传染模型（开放性伤口传染和深层皮肤传染）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（图1）。
图1. 基于CMZ的US和YL平台用于C. albicans引起的开放性伤口和皮下传染的治疗示意图。
CMZ的合成和表征
在本项研究中，研究职员将传统中药艾绒通过低温炭化的方法制备出炭化艾绒（CM），接着采打水热法将氧化锌（ZnO）润色在CM表面，成功合成了US和YL双相应性的炭化艾绒@氧化锌（CMZ）。结果显示，与传统宽带隙的ZnO比较，CMZ具备更窄的能带间隙（2.00 eV），有利于其相应US和YL实现更好的压电-光催化效果（图2）。
图2. CMZ的合成与表征
CMZ的压电-光催化性能
接着，系统表征了CMZ的压电-光催化性子和机理。在该研究中，选择了代表性ROS探针，包括氮蓝四唑（NBT）、对苯二甲酸（TA）和1,3-二苯基异苯并呋喃（DPBF），分别用于超氧阴离子自由基（•O2−）、羟基自由基（•OH）和单线态氧（1O2）的检测。同时，通过电子自旋共振（ESR）光谱剖析进一步验证了准确的ROS类型。如图3所示，CMZ能够相应US和YL有效地天生•O2−、•OH和1O2，并表现出一定的韶光依赖性。其余，对CMZ的能带间隙、电化学阻抗谱（EIS）和XPS价带光谱进行了综合剖析。结果显示，CMZ具有优化的电子输运界面，有利于在US引发下加速电子（e−）和空穴（h+）的分离与迁移，促进ROS的产生效率，从而增强光催化性能。由此得出CMZ在US和YL辐照下产生ROS的可能机制，即压电-光催化效应
图3. CMZ的压电-光催化性能
抗真菌和抗生物膜的性能
以具有代表性的真菌物种之一的浮游生物C. albicans为真菌模型，研究CMZ结合US和YL体系的体外抗真菌效率。结果显示，在US和YL辐照下，CMZ对C. albicans表现出高致去世率（约100%），且优于KTZ的抗真菌效果，表明CMZ、US和YL起到了显著的协同抗真菌浸染。同时证明了该体系能有效抑制真菌生物膜的形成，并毁坏成熟的真菌生物膜。随后，研究创造其抗真菌路子可能是压电-光催化过程产生的ROS导致真菌细胞膜的严重毁坏，进而勾引蛋白质的泄露并滋扰其代谢过程，终极实现抗真菌（图4）。此外，研究职员对C. albicans进行转录组测序（RNA-seq）剖析，并揭示出潜在的抗真菌靶点和相应的抗生物膜机制。根据图5可知，CMZ + US + YL紧张通过调控真菌毒力、代谢活动、菌丝成长、生物膜发育干系基因的表达，实现高效拔除浮游C. albicans及其生物膜。
图4. 抗真菌及其生物膜的性能
图5. 基因转录组剖析
体外生物相容性评价
除了出色的抗真菌性能外，良好的生物相容性也是生物质料用于医学领域的先决条件。通过CCK-8和活/去世细胞染色测试证明了CMZ对人脐静脉内皮细胞（HUVECs）没有明显的毒性。剖析红细胞溶血率实验数据可得，材料组的溶血率低于5%，且红细胞形态与对照组（生理盐水）相似，呈现出双面微凹的圆盘状，表明CMZ的血液相容性良好。其余，还证明了基于CMZ的US和YL的治疗系统是安全的（图6）。
图6. CMZ的体外生物相容性评价
开放性真菌传染创面的治疗
以C. albicans传染的Sprague Dawley（SD）大鼠全层皮肤创面为模型，稽核了该体系在体内的抗真菌和匆匆愈合浸染。对开放真菌传染伤口的闭合过程和愈合指标进行了较为详确的监测和剖析。如图7所示，CMZ、US和YL协同抗真菌系统治疗C. albicans传染创面的功效显著，紧张表示在真菌菌落少、伤口愈合速率快、组织纤维高度有序和炎症因子水平低等方面。
图7. C. albicans传染创面的治疗
皮下真菌传染的治疗
在真菌传染创面治疗的根本上，本研究利用Balb/c小鼠构建皮下C. albicans传染模型，评估该体系深部抗真菌的性能。结果表明，经CMZ + US + YL治疗后，在该组小鼠中险些不雅观察不到结节，且治疗效果优于KTZ组（图8）。同时，CMZ + US + YL组抑制真菌的效率远高于其他组，表示出打消深部真菌的有效性。H&E染色和免疫组织化学剖析结果显示，该组小鼠的皮肤组织具有相对完全的组织学构造，且炎症反应得到显著改进。其余，不论是新生血管的天生还是胶原蛋白的沉积，该体系都显示出良好的促进浸染，有利于皮下真菌传染组织构造和功能的修复。因此，基于CMZ的US和YL治疗平台在深部真菌传染模型中发挥有效的治疗浸染。
图8. 皮下真菌传染的治疗
小结
基于真菌传染的高侵袭深度和高治疗难度等问题，构建出由US和YL推进的CMZ深部抗真菌平台，实现了真菌传染的快速治疗。窄带隙的CMZ具备US和YL双相应性，能够通过压电-光催化浸染产生大量ROS，快速拔除浮游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滋扰，包括真菌毒力因子、氧化应激干系基因、铁代谢干系基因、菌丝发育干系基因以及生物膜形成干系基因。动物实验证明，该抗真菌平台在两种真菌传染模型（开放性伤口传染和深层皮肤传染）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传染组织有效修复。综上所述，由US和YL推进的CMZ抗真菌体系为真菌传染供应了一种有出息的替抗策略，也有望治疗其他更深部位的传染疾病（如细菌性肺炎、幽门螺杆菌传染）。
【作者及团队先容】
王小磊（通讯作者）
青年长江学者、国家级百千万人才（医疗东西方向）、国家有突出贡献中青年专家、享受***分外津贴专家、二级教授，省政协常委，博士生导师。现任南昌大学际銮书院院长，紧张研究领域为光相应医用材料的设计和运用。
钟勤（康复顾问）
师承于江西省国医名师宋南昌教授及徐少廷门下大弟子郑怀岳老师，在脊椎干系疾病治疗学上有较深的临床履历与心得，现任南昌大学国家硅基LED工程技能研究中央康复保健部主任，南康区康健管理中央副主任，南昌大学“双一流”学科特区光康健及新材料中医康复疗法助理研究员。现任江西省康复医学会康复治疗委员会委员；江西省康复医学会康复治疗教诲委员会委员；江西省中医药学会中医外治委员会委员；赣南医学院外聘康复讲师；南昌工学院体育学院外聘运动康复讲师；南昌市康复医学会理事。
翁珍珍（第一作者）
南昌大学化学化工学院2021级博士研究生。以第一作者在ACS Nano、Advanced Healthcare Materials等期刊上揭橥SCI论文4篇，主持江西省研究生创新专项资金项目1项。曾获2023年江西省研究生“十佳实践之星”名誉称号。
帮助信息
该项事情受到国家自然科学基金、南昌大学光康健国家一流学科特区培植基金、江西省重点研发操持项目、江西省研究生创新专项基金等项目的支持。
来源 | 南昌大学光康健国家一流学科特区实验室
编辑 | 刘妍
责编 | 欧阳仟
审核 | 饶勇、廖元新、邱晓怡
