真菌介导的绿色合成ZnO–MnO纳米复合材料及其抗菌和抗癌特性

为什么来自真菌的微小颗粒很重要

抗生素耐药性感染和癌症是当代最紧迫的医学问题之一。许多细菌对常用药物已不再敏感，癌症治疗也会损伤健康组织。本研究探讨了大自然中一个意想不到的帮手：一种常见的土壤真菌，它能够构建微小的混合金属颗粒。研究者以一种清洁、低废弃的工艺制备了由氧化锌和氧化锰组成的这些颗粒，并测试了它们抑制危险细菌和选择性损伤癌细胞（同时尽量不伤害健康细胞）的能力。

把有用的真菌变成纳米工厂

研究人员使用了真菌Aspergillus terreus作为一种活体“车间”。他们没有依赖强烈化学试剂或高温，而是在营养液中培养真菌，然后将包围真菌细胞的培养上清液用作反应介质。当将锌盐和锰盐加入该真菌滤液时，天然的真菌分子既充当构建剂又作为稳定剂，引导出氧化锌–氧化锰纳米复合材料的形成。颜色和光吸收的变化证实了微小颗粒的生成。更精细的成像显示出约75–100纳米宽的薄片状层——大约是人类头发宽度的一千分之一。

窥视新纳米材料的内部

为了了解所制得的材料，团队使用了若干材料科学的常规工具。X射线测量表明最终产物中同时存在有序的氧化锌和氧化锰晶体，它们紧密地整合成单一结构。电子显微镜显示的是重叠的片状板而非孤立的球状颗粒，提示具有高表面积，有利于化学反应发生。其他测试则确认了真菌来源的元素仍留在颗粒表面。这些残留的生物分子可能充当天然包被，既有助于纳米复合材料与活细胞的强相互作用，又能在无毒副产物的条件下生成材料。

在实验室对抗顽固细菌

研究者随后用这些新型纳米复合材料挑战了若干致病细菌，包括Staphylococcus aureus、Escherichia coli、Bacillus subtilis和Klebsiella pneumoniae。在简单的平板实验中，颗粒在培养基上形成了明显的无菌抑制区，尤其是在B. subtilis和E. coli周围。更精确的液体培养测量显示，相对较低的剂量即可阻止细菌生长，而略高的剂量则能够杀死细胞而不仅仅是抑制其生长。在24小时内，暴露于纳米复合材料时存活细菌数量显著下降，尤以较高浓度为著。作者提出，片状颗粒可能附着于细菌表面，产生活性氧种，损伤膜和DNA，并破坏关键蛋白——多重攻击使微生物更难产生耐药性。

选择性攻击癌细胞而保护健康细胞

鉴于基于锌和锰的颗粒已与杀伤肿瘤效应有关，团队还在人体细胞系上测试了他们的材料。他们比较了该材料对正常肺细胞系（WI-38）和乳腺癌细胞系（MCF-7）的影响。纳米复合材料对癌细胞的毒性明显高于对正常细胞：在正常细胞大体能耐受的剂量下，癌细胞生长显著下降。根据这些数据，研究者计算出约3.4的选择性指数，即该材料对癌细胞的毒性大约是对健康细胞的三倍左右。这种选择性作用暗示，未来有可能将此类纳米复合材料改造为更能打击肿瘤而相对保护周围组织的治疗手段。

这对未来治疗可能意味着什么

简而言之，这项工作表明，一种常见真菌可被利用来构建微小的混合金属颗粒，能发挥双重作用：强效抑制或杀灭若干重要细菌，同时在抑制乳腺癌细胞生长的同时对正常细胞相对温和。所有这些均通过避免使用强烈化学物质和高能耗的工艺实现。尽管这些测试在培养皿中完成，而非在动物或人体中，但它们指向了一种更环保的方式来设计新的抗菌和抗癌工具。若能进一步验证体内安全性和血液中的稳定性，此类生物制备的纳米复合材料有望成为新一代既有效又环境友好的治疗方案的一部分。

引用: 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

关键词: 绿色纳米技术, 抗菌素耐药性, 真菌生物合成, 锌锰纳米复合材料, 抗癌纳米颗粒