发布于：2019.11.22
近年来，新兴的耐药细菌对公共卫生构成了严重威胁。为了克服这种细菌抗药性，科学家提出了各种新型抗微生物剂，包括宿主防御肽、免疫调节剂、噬菌体、银纳米剂等。但是，这些制剂固有的缺点如复杂性、高成本以及对人体健康不可预测的副作用（例如细胞毒性、皮肤染色、过敏反应等）阻碍了其生物医学应用。因此，研发易于制备的对多药耐药细菌具有有效杀伤力的无毒抗菌剂成为迫切需要。
活性氧（reactive oxygen species，ROS）由于具有广谱的杀菌能力而常被用作抗菌剂。具有长寿命三线态激子的有机磷光材料在光激发下，通过与分子氧的能量传递可产生高活性的单线态氧（1O2）。作为一种活性氧， 1O2不仅可以增加对细菌膜的渗透性，导致物质外流和细菌活性丧失，还可以直接破坏核苷酸或DNA修复酶，进一步杀死细菌。然而，传统的有机金属磷光材料的高毒性严重限制了它们在生物医学领域的实际应用。相较于金属有机材料，不含金属的纯有机磷光纳米粒子具有良好的水分散性和生物相容性，可作为抗菌材料被重点研究。
近日，西北工业大学李鹏教授、南京工业大学安众福教授、史慧芳副教授等人以无金属有机磷光粉DBCz-BT(4,7-二溴-5,6-二(9H-咔唑-9-酰基)苯并[c][1,2,5]噻二唑)为原料, 并利用具有生物相容性的嵌段共聚物将其包裹，成功制备了具有红色室温磷光发射的纳米粒子（PNP）。该纳米粒子分散在水溶液中的粒径约为5 nm，磷光寿命可达167 μs，同时具有高效的单线态氧产生能力。这些独特的性质使得该纳米粒子可以在体外和体内均可有效地杀灭多重耐药细菌。实验证实，PNP在体外和体内均显示出对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）较高的杀菌活性，而对正常细胞无明显毒性。该研究是首次将无金属纯有机磷光纳米粒子用于光动力抗菌治疗领域，扩大了无金属有机室温磷光材料的应用范围。
图1. （a）PNP的光动力抗菌过程的机理说明。（b）PNP的TEM图像；（c）PNP在去离子水中的归一化激发光谱（黑线）和光致发光光谱（红线）；（d）PNP在600 nm处发射带的寿命衰减曲线
图2. 体外抗菌活性。（a）PNP在PBS缓冲液中410 nm激发下（从0到30 分钟）的吸收光谱（ADMA作为1O2追踪剂）。（b）不同浓度的PNP对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性MRSA的杀菌效果（照射5分钟，避光孵育2小时）。（c）在不同照射时间下，PNP对MRSA的杀菌效力。（d）PNP处理和对照组不同照射时间后，琼脂平板上生长的MRSA图像。
图3. 体内抗感染活性。（a）大鼠烧伤感染性伤口模型照片。扫描电镜观察处理后第3天取出的皮肤：（b）对照组，（c）PNP治疗组。（d）烧伤创面感染模型处理1、3天后，从创面皮肤中回收的存活MRSA的数量（n＝ 4，** p ＜0.001）。处理3天后的组织H＆E染色图像：（e）对照组，（f）PNP治疗组。
研究相关论文近日发表于Science China Materials，2019，doi： 10.1007/s40843-019-1191-9。点击下方链接或“阅读原文”可免费获取：