临床上，由于病原体与宿主之间复杂的相互作用，病毒-细菌混合肺炎会导致非常高的死亡率，对全世界人类健康造成严重威胁。李兰娟院士在接受央视专访时也曾提到，新型冠状病毒肺炎(COVID-19)病人的肠道微生态是紊乱的，容易导致继发感染，最后病人往往不是死于病毒感染，而是死于继发细菌感染。因此，迫切需要一种安全有效的治疗策略，在根除病毒和细菌病原体的同时，不会导致过度炎症引起的组织损伤，以达到治疗病毒-细菌混合肺炎的目的。
近日，天津大学材料科学与工程学院吴水林教授课题组及其合作团队发表在Cell出版社旗下顶尖期刊Matter的一项最新研究成果“Material-herbology: An effective and safe strategyto eradicate lethal viral-bacterial pneumonia”可能为目前致死性细菌-病毒混合性肺炎的临床治疗带来安全有效的替代方案。
示意图
该团队首次提出了中药材料学的概念，通过材料学方法将中草药处理成一种纳米生物功能材料，以增强其治疗效果。基于这一概念，在这项工作中，以中国茶为原料，该团队提取了由多种儿茶素组成的天然茶纳米点（TNDs，平均尺寸约为3 nm）。然后，作者探讨了TNDs针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抗菌机制（跨膜相互作用和氨基酸的特定靶标）和针对H1N1流感病毒的抗病毒机制（抑制神经氨酸酶的活性位点）。该TNDs材料在小猪中具有优异的生物安全性。另外，在致死性H1N1-MRSA混合肺炎的小鼠模型治疗中，TNDs与木犀草素结合后，采用雾化吸入治疗比临床报道的疗法表现出更大的优势，这是由于H1N1和MRSA的快速清除以及抗氧化相关的抗炎作用。
图为抗菌表型和机制
首先，TNDs针对MRSA的抗菌表型和机制被研究。随着时间的推移，TNDs会大量聚集在MRSA细菌表面，诱导MRSA膜逐渐渗透，破坏了整个膜结构从而杀灭细菌。TNDs与磷脂双分子层之间的存在一定吸引作用，这种相互作用（氢键和疏水相互作用）确证了TNDs跨膜分子动力学模拟的顺利完成。
图为抗病毒表型和机制
然后，TNDs对H1N1病毒的抗病毒机制被研究。TNDs杀灭病毒时会吸附聚集在H1N1病毒表面。神经氨酸酶的活性位点处周围的九个关键残基充当氢键供体，能与TNDs之间形成大量的氢键相互作用。TNDs和H1N1病毒神经氨酸酶活性位点之间的密集氢键网络能够有效抑制H1N1病毒活性。
最后，通过药物配伍筛选，TNDs和木犀草素具有最佳抗病毒和抗菌协同效果。在致死性H1N1-MRSA混合肺炎的小鼠模型治疗中，TNDs与木犀草素结合后，采用雾化吸入治疗比临床报道的疗法表现出更大的优势，这是由于H1N1和MRSA的快速清除以及抗氧化相关的抗炎作用。
总之，这项工作描述了一种通过将TNDs与木犀草素结合来治疗致死性H1N1-MRSA混合肺炎的中药材料学策略。该中药材料学策略可能为目前致死性细菌-病毒混合性肺炎的临床治疗带来安全有效的替代方案。
吴水林，天津大学长聘教授，研究方向为医用金属、生物功能材料、抗菌材料、智能响应材料、中药材料学。吴水林教授课题小组专注于智能响应材料以及中药材料学方法治疗各类感染性疾病，自2017年以来，该团队已经在Nature Communications, Science Advances, Advanced Materials, Journal of the American Chemical Society等知名期刊发表论文30多篇。
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内容来源：天津大学官网，长江直播
图片来源：天津大学官网，稀有金属RareMetals，材料科学与工程学院官网
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