光激活纳米级钻头可以对抗传染性真菌

据估计，70%的人在生命中的某个时刻会感染顽固的脚癣，由于可见光激活的纳米级训练，这种顽固的脚癣感染可能会变得更容易摆脱。

根据发表在《先进科学》杂志上的一项新研究，莱斯大学化学家詹姆斯·图尔(JamesTour)及其合作者开发的分子机器被证明对抗生素耐药的传染性细菌和癌细胞有效，在对抗传染性真菌方面同样出色。

基于诺贝尔奖获得者伯纳德·费林加(BernardFeringa)的工作，图尔小组的分子机器是纳米级化合物，其桨状原子链在暴露于可见光时沿单一方向移动。这会导致钻孔运动，使机器钻入细胞表面，杀死它们。

“图尔博士提出了他们是否也可以杀死真菌的问题，这是以前从未探索过的，”主要合著者AnaSantos说，他是莱斯大学的校友，目前是西班牙巴利阿里群岛卫生研究所基金会的玛丽居里全球博士后研究员。“我们的研究首次表明，事实上，这些分子也可以对真菌有效。

真菌感染对免疫系统较弱的患者构成特别的威胁，例如癌症患者和移植受者。仅在美国，治疗细菌感染的成本估计每年就超过7亿美元。

COVID-19使情况变得更糟。免疫抑制剂在大流行早期被广泛使用，以降低免疫系统过度活跃以应对病毒而造成的长期器官损伤的风险，这种策略使真菌感染得以扩散。

桑托斯说：“在第一波大流行之后，医生开始看到毛霉菌病或'黑木耳'病例增加，这是一种通常罕见的真菌感染，由于过度使用免疫抑制剂药物，会导致类似肺炎的疾病。“我们希望开发一种对抗真菌感染的方法，不会进一步对减弱的免疫系统征税，我们希望这些分子机器可能是这样做的一种方法。

桑托斯说，在农业中过度使用抗真菌药也会导致人类产生耐药性。

这是我们刚刚开始理解的新兴现象。抗真菌剂在农业中用于对抗真菌侵扰对作物造成的损害。然而，农业中使用的大多数抗真菌药物也用于人类。因此，过度使用抗真菌剂不仅会导致引起植物疾病的真菌产生耐药性，还会导致其他真菌产生耐药性，包括那些可能对人类有害的真菌。

与大多数抗真菌药相比，未检测到对可见光激活纳米级钻头的抗性。它们的转子以每秒2-3百万次的速度旋转，通过破坏其新陈代谢导致真菌细胞分解。

“临床上只有几类抗真菌药，”桑托斯说。“这些常规抗真菌药通常采用几种不同作用机制之一，包括抑制真菌细胞壁的合成，靶向真菌细胞膜或抑制麦角甾醇的产生，麦角甾醇是正常真菌细胞膜结构的重要组成部分。

“我们的分子与传统的抗真菌药不同，因为它们专门针对我们所谓的细胞动力源，即线粒体，”她继续说道。线粒体负责产生三磷酸腺苷或ATP，其驱动细胞代谢。

“通过靶向线粒体，我们的分子破坏了细胞的新陈代谢，导致整体能量失衡，导致水和离子(如钙)不受控制地流入细胞，最终导致细胞爆炸，”桑托斯解释说。

Tour是T.T.和W.F.Chao化学教授和材料科学和纳米工程教授。莱斯大学的研究生雅各布·L·贝克汉姆(JacobL.Beckham)与桑托斯(Santos)一起是该研究的主要合著者。

欧盟的地平线2020计划(843116)，国家科学基金会研究生研究奖学金计划，发现研究所，罗伯特·韦尔奇基金会(C-2017-20190330)和DEVCOM陆军研究实验室(W911NF-19-2-0269，W911NF-18-2-0234)支持这项研究。