臨床上，由於病原體與宿主之間複雜的相互作用，病毒-細菌混合肺炎會導致非常高的死亡率，對全世界人類健康造成嚴重威脅。李蘭娟院士在接受央視專訪時也曾提到，新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)病人的腸道微生態是紊亂的，容易導致繼發感染，最後病人往往不是死於病毒感染，而是死於繼發細菌感染。因此，迫切需要一種安全有效的治療策略，在根除病毒和細菌病原體的同時，不會導致過度炎症引起的組織損傷，以達到治療病毒-細菌混合肺炎的目的。
近日，天津大學材料科學與工程學院吳水林教授課題組及其合作團隊發表在Cell出版社旗下頂尖期刊Matter的一項最新研究成果「Material-herbology: An effective and safe strategyto eradicate lethal viral-bacterial pneumonia」可能為目前致死性細菌-病毒混合性肺炎的臨床治療帶來安全有效的替代方案。
示意圖
該團隊首次提出了中藥材料學的概念，通過材料學方法將中草藥處理成一種納米生物功能材料，以增強其治療效果。基於這一概念，在這項工作中，以中國茶為原料，該團隊提取了由多種兒茶素組成的天然茶納米點（TNDs，平均尺寸約為3 nm）。然後，作者探討了TNDs針對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）的抗菌機制（跨膜相互作用和氨基酸的特定靶標）和針對H1N1流感病毒的抗病毒機制（抑制神經氨酸酶的活性位點）。該TNDs材料在小豬中具有優異的生物安全性。另外，在致死性H1N1-MRSA混合肺炎的小鼠模型治療中，TNDs與木犀草素結合後，採用霧化吸入治療比臨床報道的療法表現出更大的優勢，這是由於H1N1和MRSA的快速清除以及抗氧化相關的抗炎作用。
圖為抗菌表型和機制
首先，TNDs針對MRSA的抗菌表型和機制被研究。隨着時間的推移，TNDs會大量聚集在MRSA細菌表面，誘導MRSA膜逐漸滲透，破壞了整個膜結構從而殺滅細菌。TNDs與磷脂雙分子層之間的存在一定吸引作用，這種相互作用（氫鍵和疏水相互作用）確證了TNDs跨膜分子動力學模擬的順利完成。
圖為抗病毒表型和機制
然後，TNDs對H1N1病毒的抗病毒機制被研究。TNDs殺滅病毒時會吸附聚集在H1N1病毒表面。神經氨酸酶的活性位點處周圍的九個關鍵殘基充當氫鍵供體，能與TNDs之間形成大量的氫鍵相互作用。TNDs和H1N1病毒神經氨酸酶活性位點之間的密集氫鍵網絡能夠有效抑制H1N1病毒活性。
最後，通過藥物配伍篩選，TNDs和木犀草素具有最佳抗病毒和抗菌協同效果。在致死性H1N1-MRSA混合肺炎的小鼠模型治療中，TNDs與木犀草素結合後，採用霧化吸入治療比臨床報道的療法表現出更大的優勢，這是由於H1N1和MRSA的快速清除以及抗氧化相關的抗炎作用。
總之，這項工作描述了一種通過將TNDs與木犀草素結合來治療致死性H1N1-MRSA混合肺炎的中藥材料學策略。該中藥材料學策略可能為目前致死性細菌-病毒混合性肺炎的臨床治療帶來安全有效的替代方案。
吳水林，天津大學長聘教授，研究方向為醫用金屬、生物功能材料、抗菌材料、智能響應材料、中藥材料學。吳水林教授課題小組專註於智能響應材料以及中藥材料學方法治療各類感染性疾病，自2017年以來，該團隊已經在Nature Communications, Science Advances, Advanced Materials, Journal of the American Chemical Society等知名期刊發表論文30多篇。
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內容來源：天津大學官網，長江直播
圖片來源：天津大學官網，稀有金屬RareMetals，材料科學與工程學院官網
