中茶所张相春副研究员/墨尔本大学Frank Caruso院士AM: 抗菌金属多酚网络纳米颗粒

近日， 中国农业科学院茶叶研究所 张相春副研究员 与墨尔本大学 Zhixing Lin研究员 / Frank Caruso院士 合作 ， 开发了一种基于茶叶多酚的抗菌金属酚网络纳米颗粒（am-MPN NPs），研究了其抗菌活性并证明了其作为新型抗菌剂的潜力 ，该研究成果以题为“Engineering Antimicrobial Metal–Phenolic Network Nanoparticles with High Biocompatibility for Wound Healing”发表于《Advanced Materials》。该工作得到了四川大学 周加境研究员 的大力支持与帮助。

该研究以茶叶中多酚EGCG、戒酒硫主要活性成分（二乙基二硫代氨基甲酸钠，DEDTC）和铜离子为合成底物，在水相、室温环境下，通过一步法快速制备成am-MPN NPs （图1,2）。该方法不仅适用于EGCG和铜离子，茶叶中其他多酚单体包括EC、ECG、EGC等和不同的金属离子金、银、镁、铂等均可以通过这种方法制备成抗菌MPN NPs。研究发现，am-MPN NPs在极低浓度下对革兰氏阳性菌具有显著的抗菌效果 （图3）。不仅是针对浮游细菌，研究进一步通过构建细菌生物膜模型，证明了am-MPN NPs可以抑制和破坏MRSA细菌生物膜（图4）。安全性是纳米生物材料应用的前提，研究通过细胞、血液、线虫、斑马鱼、小鼠等多方面评价，证明am-MPN NPs具有良好的生物相容性（图4）。通过构建小鼠MRSA皮肤伤口感染模型，研究发现am-MPN NPs可以通过抑制伤口处细菌生长、调节免疫因子、刺激新生血管形成等促进伤口的愈合（图5）。优良的生物安全性和显著的抗菌活性表明其在治疗伤口感染应用方面的巨大潜力。为了探索am-MPN NPs的抑菌机制，研究发现除细菌结构破坏导致内含物泄露、活性氧爆发以及DNA结构破坏等机制外，am-MPN NPs具有独特的抑菌机制—产生醌蛋白，细菌内蛋白质被醌化后会导致活性丧失，最终引起细菌死亡（图6）。

综上，本研究报道了一种可简便、快速制备am-MPN NPs 的方法，进一步证明了am-MPN NPs的体内外优良生物安全性和抗菌活性，并提出了多酚基材料在细菌内产生醌蛋白的抗菌新机制。该研究进一步推动了茶叶多酚资源的利用，并为抗菌生物材料的设计提供了新思路。该研究工作得到了浙江省重点研发计划，国家自然科学基金，中国农科院创新工程青年专项，澳大利亚研究理事会基金等项目支持。