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May 18, 2023

생물의학 분야에서 선택적 항균 독성을 지닌 생물공학 소재

Military Medical Research 10권, 기사 번호: 8(2023) 이 기사 인용 2474 액세스 1 인용 1 Altmetric Metrics 세부 정보 이 기사에 대한 수정은 2023년 7월 12일에 게시되었습니다.

군사 의학 연구 10권, 기사 번호: 8(2023) 이 기사 인용

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곰팡이와 박테리아는 수많은 병원체 관련 감염과 질병으로 인간을 괴롭힙니다. 일반적으로 사용되는 대부분의 살균제는 차별 없이 공생 미생물과 병원성 미생물을 표적으로 삼습니다. 미생물총에서 병원성 종을 구별하고 퇴치하기 위해 특정 박테리아와 곰팡이를 선택적으로 표적으로 삼는 새로운 항균제가 개발되었습니다. 이러한 미생물이 관여하는 세포벽 특징과 항균 메커니즘이 본 리뷰에서 강조되었습니다. 그 다음에는 그람 양성균과 그람 음성균뿐만 아니라 곰팡이를 포함한 특정 미생물 군집과 선택적으로 싸우는 항균제의 설계를 검토합니다. 마지막으로, 높은 특이성으로 미생물 감염을 치료할 수 있는 항균 면역조절 전략의 최근 발전을 검토합니다. 이러한 기본 원칙을 통해 열렬한 독자는 항균 및 항진균 응용 분야를 위한 새로운 접근 방식과 화합물을 설계할 수 있습니다.

감염성 질병을 퇴치하기 위해 항생제가 개발되었지만 미생물 내성은 전 세계적으로 일관된 과제로 남아 있습니다[1,2,3]. 미생물이 방어 시스템을 통해 발달한 저항성은 가장 발전된 항생제로도 박멸되지 않는 저항성 균주를 생성하여 인간의 건강을 위협합니다[4]. 미생물 감염을 퇴치하기 위해 현재 이용 가능한 항생제는 약물 내성 미생물 균주의 개발로 인해 급속히 효과가 없어지고 있습니다. 항균 나노물질은 항생제 내성 미생물과 싸우기 위한 합리적인 접근 방식을 나타냅니다[5, 6]. 이러한 까다로운 질병을 해결하기 위한 이상적인 전략은 특정 감염성 미생물에 대해 선택적으로 독성을 갖는 스마트 항균 소재를 개발하는 것입니다[7]. 이에 비추어, 특정 병원체에 대한 항균 활성을 조정하고 수정하기 위한 나노물질의 생명공학에 대한 여러 연구가 이루어졌습니다. 따라서 광범위한 나노입자가 생리활성 화합물로 기능화되어 박테리아와 곰팡이에 대해 선택적 독성을 가져왔습니다. 선택적 독성은 숙주 세포나 건강한 미생물군집의 활력을 보존하면서 해로운 미생물만 죽이거나 억제하는 항균제의 능력입니다[8].

본 검토에서는 특정 유형의 미생물을 선택적으로 표적으로 삼는 스마트 재료의 설계를 요약합니다(그림 1). 그람 양성 박테리아, 그람 음성 박테리아 및 곰팡이를 포함한 미생물의 세포 특성이 이러한 미생물과 싸우는 데 관련된 항균 메커니즘에 대한 논의와 함께 제시됩니다. 그런 다음 독자는 선택성을 갖춘 고급 재료의 설계를 소개합니다. 스마트 나노물질을 이용한 직접적인 미생물 사멸 외에도 면역 조절을 통한 미생물 감염 치료에 관한 최신 연구도 요약되어 있다. 그러한 지식의 획득은 열정적인 독자에게 높은 선택성과 낮은 부작용으로 미생물 감염을 효과적으로 제어하는 ​​데 중요한 단서를 제공할 것입니다.

특정 미생물과 싸우기 위한 물질의 선택적 독성에 대한 개략도. 세포벽 결합 도메인은 병원성 박테리아를 선택적으로 부착하여 죽일 수 있습니다. 은나노입자에 부착된 리간드의 존재로 인해 나노플랫폼은 표적 리간드로서 병원체에 특이적으로 결합하여 세균 균주를 구별하고 선택적 항균 성능을 부여할 수 있다.

박테리아는 그람 양성균과 그람 음성균으로 분류됩니다. 두 박테리아 그룹의 내부 막 또는 세포질막은 유사합니다. 외부 세포 봉투는 크게 다르며 이는 항균제에 대한 내성과 감수성을 설명합니다. 이러한 차이는 이들의 박멸을 위한 독특한 전략을 개발할 필요성을 설명합니다[9, 10].