跳到主要內容
訪客人次:436815
:::
訪客人次:436815
:::
:::

天然草本生物活性碳《抗菌、抗病毒利器》

天然草本生物活性碳《抗菌、抗病毒利器》

 

在科技部及國立臺灣海洋大學長期的支持下,臺灣海洋大學黃志清團隊發展出固態合成技術調控分子聚合與碳化程度,來提升天然草本分子生物活性。這些研究中提出一相當新穎天然草本生物活性碳概念,藉由草本天然物活性分子轉換成活性碳過度狀態,聚合的天然物分子會自組裝在活性碳表面,這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、抗發炎和抗凝血也大大發揮其功效。

 

與同校林翰佳教授合作以生物多胺分子如亞精胺來合成多胺生物碳,於體外試驗中證實具有廣泛之抗菌能力,對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、腸炎沙門氏菌皆具有良好的抑菌活性。實驗結果證實其抗菌機制主要是高正電性多胺生物碳造成細菌細胞膜破裂和影響細菌代謝功能。和未形成生物碳之多胺前驅物比較,多胺生物碳之最小抑制菌濃度低了近2500倍,且和已知具有抗菌能力之銀奈米粒子相比,亦低了近5倍。除可以廣效的抑制格蘭氏陰性菌與陽性菌外,更可對多重抗藥性細菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus; MRSA)抑制率達99%以上。這些具低毒性和高生物相容性多胺生物碳在細菌感染傷口敷料治療中發現,可在三天內幾乎完全消滅傷口感染細菌,且相較於常見銀奈米粒子抗菌劑易引發高度發炎反應,多胺生物碳幾乎沒有引起任何發炎現象,所以可達兩倍以上的傷口癒合速度與加速恢復傷口周遭上皮與膠原組織之功效。

 

與長庚大學賴瑞陽教授合作將這些多胺生物碳應用在細菌性角膜炎(bacterial keratitis; BK)治療。現行細菌性角膜炎治療方式主要是利用黃胺類等藥物之滴劑治療。然而,由於眼表屏障及淚液迴流等效應,使能夠進入眼內之藥物大都少於給藥量的5%,故殘留的藥物有時會引起很大副作用風險。且因不當抗生素使用常導致細菌抗藥性的產生而造成治療上的困難。以多胺生物碳作為滴劑應用於兔子金黃色葡萄球菌感染的細菌性角膜炎之治療,相較於市面所見之磺胺類眼藥水,多胺生物碳只需其十分之一的濃度便可達更佳療效。且從藥物分佈的分析結果得知,因多胺生物碳可打開角膜上皮細胞之緊密連結 (tight junction; TJ),可以快速進入細菌感染部位的多胺生物碳為一般小分子藥物三倍以上。多胺生物碳為抗菌治療劑除展現了良好的治療效果外,同時提供了應用於具有TJ屏障處(如腸道與眼表等)之給藥試劑開發潛力。

 

近期與同校陳秀儀教授和長庚大學王永樑老師教授合作進一步開發薑黃生物碳於高危險腸病毒71型感染治療。相較於相當疏水薑黃素前驅物,薑黃生物碳水溶性可提升100倍以上,且其抑制病毒效應則提升1000倍以上。薑黃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,薑黃生物碳可大幅提升感染小鼠的存活率,研究發現薑黃生物碳與病毒高結合能力、高抗氧化與抗發炎能力是其高抗病毒效應的重要關鍵。另外,研究亦發現不同生物天然草本活性碳可應用於不同病毒抑制。

 

黃志清教授研究團隊領導合作團隊的一系列研究成果已發表(和被接受)在先進健康照護材料(Advanced Healthcare Materials)、美國化學學會-奈米(ACS Nano)與微小材料(Small)等指標性期刊。這些天然草本生物活性碳相信對天然藥物開發和藥劑製程將打開一全新領域,未來不僅可應用於抗菌和抗病毒,在癌症與心血管疾病等預防與治療也會有很大開發潛力。

 

〈參考資料〉國際期刊發表資料
1.多胺生物碳應用Super-Cationic Carbon Quantum Dots Synthesized from Spermidine as an Eye Drop Formulation for Topical Treatment of Bacterial Keratitis  
https://doi.org/10.1021/acsnano.7b01023
2.抗菌效果報導Synthesis of Self‐Assembled Spermidine‐Carbon Quantum Dots Effective against Multidrug‐Resistant Bacteria
https://doi.org/10.1002/adhm.201600297
3.薑黃生物碳應用 High Amplification of the Antiviral Activity of Curcumin through Transformation into Carbon Quantum Dots
https://doi.org/10.1002/smll.201902641

 

研究成果聯絡人

黃志清教授

國立臺灣海洋大學生命科學暨生物科技學系

電話:02-24622192 ext5517

Email:huanging@ntou.edu.tw

 

發稿單位:自然科學及永續研究發展司

更新日期 : 2019/09/10