メトホルミンベースの共有結合性有機構造体（COF）による病原性微生物に対する優れた生体安全性と高効率

科学分野:

• 材料科学; ナノテクノロジー; 生物医学工学

背景:

• 病原性微生物と抗生物質耐性の脅威の高まりは、新規抗菌戦略を必要としている。; 共有結合性有機構造体（COF）は、光触媒抗菌応用の可能性を示しているが、生体安全性と実用化の向上が必要である。; メトホルミンベースの材料は、抗菌機能と安全性の向上の可能性を提供する。

研究 の 目的:

• 相乗的な機能と強化された生体安全性を持つ新規メトホルミンベースの光活性陽イオン性COF（MCOF）を開発すること。; 開発されたMCOFの抗菌および抗ウイルスメカニズムを調査すること。; 実用的な生物医学的応用のため機能性複合膜を作成すること。

主な方法:

• 2つのメトホルミンベースの光活性陽イオン性MCOFの合成と特性評価。; 広範囲の光吸収、電荷分離、および活性酸素種（ROS）生成の評価。; 細菌およびウイルスの不活化効率（99%以上）の評価。; 生体適合性試験（LD50 >5000 mg/kg）。; 分子動力学（MD）シミュレーションとトランスクリプトーム解析を用いたメカニズム研究。; COF/熱可塑性ポリウレタン（TPU）複合機能膜の作製。

主要な成果:

• 設計されたMCOFは、広範囲の光吸収と効率的な電荷分離を示し、複数のROSを生成して細菌/ウイルスの不活化率を99%以上に高めた。; LD50 >5000 mg/kgで優れた生体適合性を示した。; 膜ターゲティング、ROS攻撃、代謝干渉の3つの相乗的な抗菌経路を明らかにした。; COF/TPU複合膜は、細菌/ウイルス不活化効率99%以上、MRSA阻害率98.3%を達成した。

結論:

• メトホルミンベースのMCOFは、相乗的な機能と強化された生体安全性を持つ新規設計戦略を提供する。; 開発されたMCOFおよび複合膜は、感染症予防や創傷治癒を含む生物医学的応用において大きな可能性を示す。; 本研究は、薬剤耐性菌感染症と闘うための有望な材料プラットフォームを提供する。