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矿物学研究提出了抗菌替代品

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替代医学方法是微生物学家雪莱·海德尔的空分设备实验室中的股票交易。

所以当ASU高级Jenny Koehl加入Haydel的调查小组,寻求第一手的基础研究知识,药物如何测试和潜在的治疗方法,她发现了更多。

Koehl在研究生导师Tanya Cunningham的指导下,帮助人们深入了解粘土矿物的抗菌活性及其杀死市场上最好的抗生素无法触及的能力。

海德尔集团是自由主义艺术与科学学院生命科学学院的一部分,也是亚利桑那州立大学生物设计研究所的合作者,与西卡罗来纳大学的无机化学家杰克·萨默斯(Jack Summers)合作。他们发现了控制抗菌活性的两个因素。他们的文章“pH依赖性金属离子毒性影响两种天然矿物混合物的抗菌活性”于3月1日在“公共科学图书馆”(PLoS)ONE杂志上发表。第一作者坎宁安说:“这项工作为寻找潜在的抗菌作用机制奠定了基础。”他现在是西雅图弗雷德哈钦森癌症研究中心的研究技术人员。

Koehl说:“我们需要有用的替代方法,抗菌治疗的自然方法,因为细菌对药物有抗药性。 “了解作用机制将有助于我们开发我们自己的局部治疗方法。”

粘土在人类健康中扮演着和人类一样古老的角色。然而,迄今为止,对这种抗菌活性的机制的具体识别是难以捉摸的。

Haydel-Summers协作通过筛选超过50种矿物质混合物(以及它们的水性提取物,称为渗沥液),使用病原体销售的大肠杆菌,沙门氏菌肠毒素鼠伤寒沙门氏菌,葡萄球菌耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。只有两种组成显着不同的矿物质混合物(及其沥滤物)被发现具有抗菌性质。

粘土矿物通常被认为是矿物质粘稠的矿浆,河流的银行。了解粘土的结构是回答关于其抗菌活性背后机制的问题的必要条件。带负电的表面吸引带正电的元素,如铁,铜,银和其他金属。反过来,水被吸收在晶体结构的层之间,产生阳离子三明治与水性填充物或中间层。

从矿物混合物中提取的渗滤液中的抗菌活性证实了抗菌活性是基于化学的,而不是与微生物的物理相互作用的结果。

由于粘土吸引多价离子(尤其是金属)的趋势,科学家接下来检查了在结合金属的螯合剂存在下渗沥液的化学性质和抗菌活性。研究人员还使用硫脲,羟基自由基清除剂,在各种pH值水平。用乙二胺四乙酸(EDTA)或去铁胺螯合矿物质分别消除或减少毒性。

对矿物渗沥液的进一步测试证实,从抗菌样品的渗沥液中存在较高浓度的化学可接触的金属离子比来自非杀菌性矿物样品的浓度更高。

另外,发现酸性条件增加了金属离子的可用性及其毒性。总体而言,这些发现提示了酸溶性金属物质,特别是铁或其它螯合的金属阳离子在矿物毒性中的作用。

然而,无论研究提出什么进展,研究人员还面临着更多的挑战。如果中性pH对皮肤和组织的伤害最小,酸度可能使局部治疗的发展复杂化,也会降低矿物的抗菌作用。

PLoS ONE研究强调的另一个复杂因素是化学环境下任何特定的粘土可以 出现可以极大地影响其毒性,吸附性质,并根据其发现,其抗菌效果。

Haydel说:“由于天然矿物混合物在矿物和化学上都是可变的,我们必须继续定义影响抗菌效果的特定化学性质。 “我们的目标是了解细节,所以我们将来可能会生成模仿化学成分和环境的矿物混合物,从而控制和保证抗菌活性。”

这项工作是关于消除未知物,“Koehl说。 “我们有更多的分析要做,看渗滤液的成分,螯合剂的作用和铁清除剂的活性。”

Koehl,与Haydel一起工作,是生命科学学院本科研究(SOLUR)计划的一部分,她的经验说:“科学就像一个障碍过程。我了解到,当你在实验室遇到问题时,你必须有创造力去解决问题。这个过程帮助我成为一个思想科学家更加重要,因为我不得不分析我自己的实验并把它们弄清楚。这不仅仅是有人在教室里交给我的东西。“

在其他实验室研究正在向前发展结构粘土缓释局部药物治疗,但可能有化学计划来自Haydel的研究在国立卫生研究院的支持下,提高了它们的有效性。 Koehl说:“这项研究给了我一个关于如何从想法转变为架子的想法。 “有一天,当我是药剂师,也许我会卖这个!”



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