受传统煎药过程启发,海大教授开发对付超级细菌的生物活性碳

受传统煎药过程启发,海大教授开发对付超级细菌的生物活性碳

如果关节或肌肉扭伤,你可能会去找中医或国术馆「乔骨」,然后贴上一种有奇特味道的黑色膏药,台湾海洋大学黄志清教授团队从中受到启发,研发出「天然草本活性碳」,在抗氧化、抗发炎、抗凝血等方面大力发挥功效,且对超级细菌「多重抗药金黄色葡萄球菌」的抑制率高达 99% 以上。

「天然草本活性碳」技术源自传统中草药煎煮过程,透过控制加热的温度、时间与方法,可以保留材料的生物活性碳,当草本天然物活性分子在转换成活性碳的过度状态中,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抗菌和抗病毒生物活性。

团队以生物多胺分子「亚精胺(存于大豆、玉米等天然食物中)」来合成多胺生物碳,接着于体外进行试验,证实其具有广泛抗菌能力,对大肠桿菌、金黄色葡萄球菌、绿脓桿菌、肠炎沙门氏菌等都有良好的抑菌活性。

海洋大学生命科学暨生物科技学系黄志清教授表示,抗菌机制主要是高正电性多胺生物碳会造成细菌细胞膜破裂,影响细菌代谢功能。

若和未形成生物碳的多胺前驱物比较,则多胺生物碳的最小抑制菌浓度低了近 2,500 倍(不需高浓度就能杀菌),且和已知具有抗菌能力的银奈米粒子相比,浓度也低了近 5 倍。

在兔子感染金黄色葡萄球菌的细菌性角膜炎实验中,团队发现相较于市面常见的磺胺类眼药水,多胺生物碳滴剂只需其十分之一浓度就可达更佳疗效,这是因为多胺生物碳可打开角膜上皮细胞的紧密连结(tight junction,TJ,注),使得进入细菌感染部位的多胺生物碳为一般小分子药物的 3 倍以上。

受传统煎药过程启发,海大教授开发对付超级细菌的生物活性碳

此外,多胺生物碳滴剂也能消灭多重抗药性细菌如:耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA),抑制率高达 99%。根据团队实验,多胺生物碳在 3 天内就几乎完全消灭伤口感染处的细菌,且相较于银奈米粒子抗菌剂容易引起高度发炎反应,多胺生物碳几乎不引起发炎现象,也因此能让伤口癒合速度提升 2 倍。

此外,由于银奈米粒子有释出金属离子的疑虑,对生物毒性未知,不太能直接应用于伤口敷料产品,但以天然草本活性生物碳製成的敷料没有这种风险。

除了多胺生物碳,团队也和和长庚大学合作,开发出「姜黄生物碳」用于治疗肠病毒 71 型,发现不同的生物天然草本活性碳可应用于不同的病毒抑制。

未来,团队希望这种材料可商用化成喷雾、洗手乳、药剂、口服药粉等,成为另一种抗菌利器。

注:紧密连结又称闭锁小带(Zonula occludens),是指两个细胞紧密相连,液体无法穿透(防止组织液渗透),也能阻止细菌、大分子物质从细胞间隙进入结缔组织。