生物膜微環境激活的雙功能納米酶用于精準靶向細菌病原體
背景介紹
齲齒是一種由生物膜引發的疾病，膳食糖分和微生物的相互作用引起礦化牙齒的酸溶解，若不及時治療，會導致全身性并發癥。這類飲食在破壞牙齒表面共生細菌與條件致病菌之間的相互作用中起著關鍵作用，過量糖分的攝入，會導致牙齒表面細菌胞外聚合物（extracellular polymeric substances, EPS）大量產生，同時還會酸化與齲齒相關的生物膜微環境。致病菌，如變異鏈球菌，因其能夠生成大量EPS，代謝碳水化合物成為有機酸，并在酸性條件下生存，可在高糖的口腔微環境中大量繁殖，形成誘發齲齒的生物膜，最終導致齲齒。而共生細菌，如口腔鏈球菌，可通過產生大量H2O2以破壞致病菌的生物膜，維持牙齒健康。然而在高糖環境下，致病菌由于大量繁殖，代謝水平提高，會進一步加劇有機酸的積累，致使口腔微環境對H2O2的敏感性大幅下降，致病菌生物膜難以破壞，嚴重危害牙齒健康。
因此，結合誘發齲齒的生物膜具有高糖、酸性微環境的特點，賓夕法尼亞大學David P. Cormode和Hyun Koo設計并合成了一種核-殼型復合納米材料（Dex-IONP-GOx），在葡聚糖（Dex）修飾的氧化鐵納米顆粒（IONP）表面共價結合葡萄糖氧化酶（GOx）。一方面，GOx催化致齲生物膜中大量存在的葡萄糖產生H2O2；另一方面，具有類過氧化物酶活性的Dex-IONP在酸性條件下可催化H2O2，在局部產生活性氧物種（reactive oxygen species，ROS），起到有效殺菌并降解EPS基質的作用。研究發現， Dex-IONP-GOx能選擇性結合變異鏈球菌，相較于對共生細菌，對變異鏈球菌的殺傷作用更強，因而能夠有效破壞致病菌的生物膜。與目前標準口服抗菌劑（洗必泰）相比，Dex-IONP-GOx能更有效地減少齲齒的發展，且不會對周圍軟組織和胃腸道微生物產生有害影響。
圖文導讀
圖4. Dex-IONP-GOx對于生物膜相關的口腔疾病的體內治療效果。（a-c）根據齲損嚴重程度，采用Larson修正Keyes評分系統基于牙齒表面記錄齲損評分；（d）所有樣本中發現的主要細菌屬的熱圖分析；（e）主要細菌屬的豐富度和多樣性分析；（f）加權Unifrac主坐標分析（PCoA）；（g）Dex-IONP-GOx中預測通路的脊圖分析；（h）Dex-IONP-GOx參與的糖代謝相關的通路分析。
總結與展望
本工作利用口腔齲齒相關生物膜的微環境特點，合成了一種具有雙酶活性的復合納米材料。其中，葡萄糖氧化酶可催化葡萄糖產生H2O2，而具有類過氧化物酶活性的氧化鐵納米顆粒在酸性條件下催化H2O2產生ROS，破壞致病菌的生物膜，起到靶向殺傷作用，有效治療齲齒，維護口腔健康。
本信息源自互聯網僅供學術交流 如有侵權請聯系我們立即刪除
| 溫馨提示：蘇州北科納米供應產品僅用于科研，不能用于人體,不同批次產品規格性能有差異。網站部分文獻案例圖片源自互聯網，圖片僅供參考，請以實物為主，如有侵權請聯系我們立即刪除。 |
下一篇： 納米醫學產品1
