Грибопосредованный «зелёный» синтез ZnO–MnO нанокомпозитов с антимикробными и противораковыми свойствами

Почему крошечные частицы из грибов важны

Инфекции, устойчивые к антибиотикам, и рак — две из самых острых медицинских проблем нашего времени. Многие бактерии перестали реагировать на привычные лекарства, а методы лечения рака часто повреждают здоровые ткани. В этом исследовании изучается неожиданный помощник из природы: обычный почвенный гриб, который может строить крошечные смешанные металлические частицы. Эти частицы, состоящие из оксидов цинка и марганца, были получены в чистом, малоотходном процессе и затем протестированы на способность подавлять опасные бактерии и повреждать раковые клетки при минимальном вреде для здоровых.

Превращение полезного гриба в нанофабрику

Исследователи использовали гриб Aspergillus terreus как живую мастерскую. Вместо применения жёстких химикатов или высоких температур они вырастили гриб в питательной среде и использовали жидкость вокруг грибковых клеток в качестве реакционной среды. При добавлении солей цинка и марганца в этот грибный фильтрат естественные молекулы гриба выступали одновременно строительными агентами и стабилизаторами, направляя формирование нанокомпозитов оксида цинка–оксида марганца. Изменения цвета и светопоглощения подтвердили образование частиц. Более подробная визуализация показала тонкие листовидные слои размером примерно 75–100 нанометров в поперечнике — примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса.

Заглядывая внутрь нового наноматериала

Чтобы понять полученный материал, команда использовала несколько стандартных методов материаловедения. Рентгеновские измерения показали, что конечный продукт содержал хорошо упорядоченные кристаллы как оксида цинка, так и оксида марганца, тесно интегрированные в единую структуру. Электронные микроскопы выявили перекрывающиеся пластинчатые листы вместо изолированных сфер, что указывает на большую удельную поверхность, где могут протекать химические реакции. Другие тесты подтвердили, что на поверхности частиц остались элементы из грибка. Эти остаточные биомолекулы могут играть роль естественного покрытия, помогая нанокомпозитам активно взаимодействовать с живыми клетками при производстве без токсичных побочных продуктов.

Борьба с устойчивыми бактериями в лаборатории

Новые нанокомпозиты подвергли испытанию на нескольких патогенных бактериях, включая Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Bacillus subtilis и Klebsiella pneumoniae. В простых посевных тестах частицы создавали отчетливые зоны без бактерий, особенно вокруг B. subtilis и E. coli. Более точные измерения в жидкой культуре показали, что относительно низкие дозы способны остановить бактериальный рост, а несколько более высокие дозы фактически убивают клетки, а не просто замедляют их. В течение 24 часов число живых бактерий резво падало при воздействии нанокомпозитов, особенно при больших концентрациях. Авторы предполагают, что листовидные частицы прилипают к поверхности бактерий, порождают реактивные формы кислорода, повреждают мембраны и ДНК и нарушают работу ключевых белков — множественные атаки, которые усложняют микробам развитие устойчивости.

Нацеливание на рак при щадящем отношении к здоровым клеткам

Поскольку частицы на основе цинка и марганца связывают с противоопухолевым действием, команда также испытала материал на человеческих клеточных линиях. Они сравнили влияние на нормальную линию лёгочных клеток (WI-38) и линию раковых клеток молочной железы (MCF-7). Нанокомпозиты оказались значительно более вредными для раковых клеток, чем для нормальных: рост раковых клеток резко снижался при дозах, которые нормальные клетки в основном выдерживали. По этим данным исследователи рассчитали индекс селективности около 3,4 — то есть материал был примерно в три раза более токсичен для раковых клеток, чем для здоровых. Такая селективность указывает на возможность в будущем адаптировать подобные нанокомпозиты в терапии, которые поражают опухоль сильнее, чем окружающие ткани.

Что это может значить для будущих методов лечения

Проще говоря, работа показывает, что обычный гриб можно использовать для создания крошечных смешанных металлических частиц, которые выполняют двойную функцию: они способны сильно подавлять или уничтожать несколько значимых бактерий и одновременно замедлять рост раковых клеток молочной железы, при этом оставляя нормальные клетки сравнительно невредимыми. Всё это достигается процессом, избегающим жёстких химикатов и большого расхода энергии. Хотя эти тесты проводились в чашках Петри, а не на животных или людях, они указывают на более экологичный путь к разработке новых антимикробных и противораковых средств. При дальнейшем тестировании безопасности в организме и стабильности в крови такие биосинтезированные нанокомпозиты могут стать частью нового поколения терапий, эффективных и экологичных.

Цитирование: Selim, S., Alhujaily, A., Saied, E. et al. Fungal-mediated green synthesis of ZnO–MnO nanocomposites with antimicrobial and anticancer properties. Sci Rep 16, 10842 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45546-6

Ключевые слова: зелёная нанотехнология, антимикробная резистентность, грибная биосинтез, цинково-марганцевые нанокомпозиты, противораковые наночастицы