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植物、動物和微生物三種來源的天然提取物在抗菌應用方面的最新進展

來源：泰然健康網時間：2025年05月30日 10:50

導讀：近日，來自湖北大學材料科學與工程學院劉香梅教授系統(tǒng)總結了植物、動物和微生物三種來源的天然提取物在抗菌應用方面的最新進展.

細菌引起的流行病和傳染病嚴重威脅著世界各國人民的健康。此外，抗生素治療引發(fā)了越來越嚴重的細菌耐藥性，這使得迫切需要開發(fā)新的治療策略來對抗細菌，包括多重耐藥細菌。人們對合成化學品的安全性和新出現(xiàn)的耐藥性越來越關注，具有抗菌活性和良好生物相容性的天然提取物引起了廣泛關注。這些抗菌成分可以分離出來用作抗菌劑，也可以利用現(xiàn)代輔助技術轉化、組合或與其他物質包裹，協(xié)同對抗細菌。

近日，來自湖北大學材料科學與工程學院劉香梅教授系統(tǒng)總結了植物、動物和微生物三種來源的天然提取物在抗菌應用方面的最新進展，討論了相應的抗菌機制以及天然提取物在抗菌領域的未來發(fā)展。相關綜述論文以“Natural Extracts for Antibacterial Applications”為題于2023年10月17日發(fā)表在《Small》上。

圖1 各種天然物質包括植物、動物或微生物的天然提取物的抗菌應用

1. 天然提取物作為抗菌劑的優(yōu)勢

目前的抗菌響應大多是在合成材料、金屬、金屬氧化物或金屬鹽或化合物上構建的，存在先天缺陷。如有機抗菌劑耐熱性差、易分解、不穩(wěn)定等，無機抗菌劑在治療過程中顯示出一些毒性或副作用。天然提取物是指通過提取或分離技術從植物或動物等天然物體中獲得的成分及其衍生物，主要包括蛋白質、多肽、氨基酸、核酸、酶、糖、糖蛋白、樹脂、膠體、木質素、脂肪、生物堿、揮發(fā)油、黃酮類、糖苷類、有機酸、酚類、抗生素等。此外，與人工納米抗菌劑(有機和無機抗菌劑)相比，具有廣譜抗菌性能的天然抗菌劑安全有效。天然抗菌藥物比人工納米抗菌藥物資源更豐富、更容易獲得、更高的性價比。作者在表1總結了有機抗菌劑、無機抗菌劑和天然抗菌劑的分類、特性和抗菌機制。

表1 有機、無機和天然抗菌劑的特點

2. 植物抗菌提取物

最早的天然提取物是從植物中提取的，尤其是具有抗菌特性的植物提取物，這是數(shù)千年來的普遍做法。例如，蔥屬植物大蒜、生姜、番木瓜葉、洋蔥、薄荷、月桂葉、黑胡椒、香菜(種子和葉子)、孜蘭、芥菜、洋蔥和姜黃的粉末或提取物都可以作為能夠治療疾病的殺菌劑。植物提取物通常包括從根、莖或葉中提取的天然活性成分，如多酚、精油、色素和其他抗氧化、抗菌或抗癌物質。作者在表2中總結了植物中的抗菌成分。

表2 植物中的抗菌成分總結

隨后，作者對目前常用的植物提取物進行了一一介紹，主要有：花青素、積雪草苷、大蒜素(Allicin)、甜菜堿、金雀異黃素、姜黃素、迷迭香酸(Rosmarinic acid, RosA)、綠原酸(CA)等（圖2）。

圖2 天然抗菌素的相應的植物來源

3. 用于抗菌應用的動物提取物

從動物中提取的一些天然分泌物和液體提取物，如蜂蜜、貽貝蛋白等，也顯示出了很好的抗菌性能。其中比較常見的是殼聚糖（圖3），它是從螃蟹或蝦的硬殼中提取的。此外，一些動物分泌的多糖和蛋白質也可用于抗菌應用，如蝸牛分泌的黏液和水母；昆蟲抗菌蛋白，如蜻蜓和蟬的翅膀，同樣具有抗菌特性。對于動物提取物的抗菌應用，作者從動物的外殼、毛發(fā)以及動物的內部成分等方面進行了詳細描述。

圖3 以殼聚糖為代表的典型動物提取抗菌劑

4. 用于抗菌應用的微生物提取物

從各種微生物中提取抗生素也是治療細菌感染最有效的方法之一?？梢詮募毦?、真菌和病毒中提取抗生素、抗菌肽、噬菌體和其他抗菌物質。細菌和真菌可引起多種疾病?？股赝ǔＴ谕ㄟ^化學過程合成之前從微生物中分離出來。例如，一系列抗生素已被廣泛用于治療細菌感染，如青霉素、頭孢菌素、紅霉素、鏈霉素、新霉素、慶大霉素、卡那霉素、妥布霉素、核霉素、慶大霉素、四環(huán)素、土霉素和氯霉素。

微生物提取物來源于各種細菌、真菌、病毒、小型原生生物、微藻和其他生物，如蛋白質、肽和抗生素。具有抗菌作用的微生物提取物可分為天然抗生素（圖4）、天然抗菌肽（圖5）和噬菌體（圖6）三大類。

圖4 天然抗生素示例

圖5 天然抗菌肽

圖6 噬菌體示例

5. 總結和展望

本文系統(tǒng)總結了三種殺菌劑:有機殺菌劑、無機殺菌劑和天然殺菌劑。其中，有機殺菌劑耐熱性差，不穩(wěn)定性差。無機抗菌劑多釋放抑菌機制，由金屬離子制備，具有良好持久的抑菌效果。然而，問題包括容易變色和毒性。天然抗菌劑由于其生物活性、天然來源和生物可降解性，易于獲得、相對穩(wěn)定和環(huán)境友好，在許多生物醫(yī)學應用中得到了廣泛研究。然而，基于天然產物的藥物發(fā)現(xiàn)仍然面臨挑戰(zhàn)：

1）天然產物的篩選通常涉及自然資源的提取庫，這可能與傳統(tǒng)的基于靶標的分析方法不兼容；

2）生物活性化合物的鑒定需要使用有效的去重工具，避免重復發(fā)現(xiàn)已知化合物；

3）具有生物活性的天然產物的分離和表征需要獲取足夠的生物材料；

4)獲得表現(xiàn)出生物活性的天然產物（未經修飾）的知識產權可能很難實現(xiàn)。

近年來，技術和科學的進步，包括分析工具、基因組挖掘和工程策略以及微生物培養(yǎng)，為天然產物的研究創(chuàng)造了新的機會。

最后，作者還指出，為了在閱讀相關雜志的同時擴展對天然提取物應用的認識，我們還應該多到戶外去觀察大自然中的各種生物。或許到時候，會有更多新奇的發(fā)現(xiàn)和想法。對于自然，我們應該尊重它的多樣性，探索它的奇妙，但決不能以自以為是的方式征服它。

文章來源：https://doi.org/10.1002/smll.202306553