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科技部和海洋大学携手研究 提出抗菌、抗病毒的天然草本生物活性碳概念
 

【CTIMES/SmartAuto 报导】   2019年09月10日 星期二

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在科技部及国立台湾海洋大学长期的支持下,台湾海洋大学黄志清团队发展出固态合成技术调控分子聚合与碳化程度,来提升天然草本分子生物活性。这些研究中提出一相当新颖天然草本生物活性碳概念,藉由草本天然物活性分子转换成活性碳过度状态,聚合的天然物分子会自组装在活性碳表面,这些高密度聚合天然物可大幅提升其抗菌和抗病毒的生物活性,且在抗氧化、抗发炎和抗凝血也大大发挥其功效。

与同校林翰隹教授合作以生物多涞分子如亚精涞来合成多涞生物碳,於体外试验中证实具有广泛之抗菌能力,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、肠炎沙门氏菌皆具有良好的抑菌活性。实验结果证实其抗菌机制主要是高正电性多涞生物碳造成细菌细胞膜破裂和影响细菌代谢功能。

和未形成生物碳之多涞前驱物比较,多涞生物碳之最小抑制菌浓度低了近2500倍,且和已知具有抗菌能力之银奈米粒子相比,亦低了近5倍。除可以广效的抑制格兰氏阴性菌与阳性菌外,更可对多重抗药性细菌如耐甲氧西林金?色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus;MRSA)抑制率达99%以上。

这些具低毒性和高生物相容性多涞生物碳在细菌感染伤囗敷料治疗中发现,可在三天内几??完全消灭伤囗感染细菌,且相较於常见银奈米粒子抗菌剂易引发高度发炎反应,多涞生物碳几??没有引起任何发炎现象,所以可达两倍以上的伤囗愈合速度与加速恢复伤囗周遭上皮与胶原组织之功效。

与长庚大学赖瑞阳教授合作将这些多涞生物碳应用在细菌性角膜炎(bacterial keratitis;BK)治疗。现行细菌性角膜炎治疗方式主要是利用黄涞类等药物之滴剂治疗。然而,由於眼表屏障及泪液??流等效应,使能够进入眼内之药物大都少於给药量的5%,故残留的药物有时会引起很大??作用风险。且因不当抗生素使用常导致细菌抗药性的产生而造成治疗上的困难。

以多涞生物碳作为滴剂应用於兔子金黄色葡萄球菌感染的细菌性角膜炎之治疗,相较於市面所见之磺涞类眼药水,多涞生物碳只需其十分之一的浓度便可达更隹疗效。且从药物分布的分析结果得知,因多涞生物碳可打开角膜上皮细胞之紧密连结(tight junction;TJ),可以快速进入细菌感染部位的多涞生物碳为一般小分子药物三倍以上。多涞生物碳为抗菌治疗剂除展现了良好的治疗效果外,同时提供了应用於具有TJ屏障处(如肠道与眼表等)之给药试剂开发潜力。

近期与同校陈秀仪教授和长庚大学王永梁老师教授合作进一步开发姜黄生物碳於高危险肠病毒71型感染治疗。相较於相当疏水姜黄素前驱物,姜黄生物碳水溶性可提升100倍以上,且其抑制病毒效应则提升1000倍以上。姜黄生物碳高生物利用率、生物相容性和抑制病毒能力在小鼠病毒感染模式中,姜黄生物碳可大幅提升感染小鼠的存活率,研究发现姜黄生物碳与病毒高结合能力、高抗氧化与抗发炎能力是其高抗病毒效应的重要关键。另外,研究亦发现不同生物天然草本活性碳可应用於不同病毒抑制。

黄志清教授研究团队领导合作团队的一系列研究成果已发表(和被接受)在先进健康照护材料(Advanced Healthcare Materials)、美国化学学会-奈米(ACS Nano)与微小材料(Small)等指标性期刊。这些天然草本生物活性碳相信对天然药物开发和药剂制程将打开一全新领域,未来不仅可应用於抗菌和抗病毒,在癌症与心血管疾病等预防与治疗也会有很大开发潜力。

關鍵字: 科技部 
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