與細(xì)菌感染相關(guān)的疾病日益增多，已成為嚴(yán)重威脅人類(lèi)生命的全球性健康問(wèn)題。盡管抗生素的出現(xiàn)挽救了數(shù)十億人的生命，但濫用抗生素會(huì)使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性而產(chǎn)生超級(jí)細(xì)菌，從而降低甚至失去治療效果。光動(dòng)力抗菌療法（antimicrobial photodynamic therapy,aPDT）具有廣譜抗菌、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最有前途的新型細(xì)菌感染治療方式之一。這種療法利用光敏劑在特定波長(zhǎng)的光線照射下，生成具有細(xì)胞毒性的活性氧物質(zhì)（如·OH、¹O₂、超氧陰離子等），氧化細(xì)胞中的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA等生物大分子，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)菌死亡。其中，光敏劑作為aPDT的核心材料，決定了其使用條件和治療效率。

傳統(tǒng)的光敏劑，具有平面且剛性的結(jié)構(gòu)特征，在單體狀態(tài)下展現(xiàn)出強(qiáng)大的熒光發(fā)射和活性氧生成能力。然而，一旦這些分子發(fā)生聚集，它們之間容易形成π-π疊加，導(dǎo)致熒光和活性氧的猝滅，即發(fā)生聚集導(dǎo)致猝滅（aggregation-caused quenching,ACQ）現(xiàn)象。與此截然不同的是，具有螺旋且柔性結(jié)構(gòu)特征的聚集誘導(dǎo)發(fā)光（aggregation-induced emission,AlE）型光敏劑，在單體狀態(tài)下，由于分子內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其熒光發(fā)射和活性氧產(chǎn)生能力相對(duì)較低。但一旦這些分子聚集起來(lái)，分子內(nèi)的運(yùn)動(dòng)受到限制，非輻射能量的損失得以減少，其螺旋結(jié)構(gòu)又能有效阻止π-π疊加的形成，因此展現(xiàn)出更高的熒光亮度和活性氧生成效率。

在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金以及福建省創(chuàng)新人才項(xiàng)目等多項(xiàng)科研資金的支持下，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所陳卓課題組提出一種光動(dòng)力抗菌新策略。該策略以細(xì)菌作為自然載體，巧妙地將兩種光吸收和熒光發(fā)射光譜相互匹配的光敏劑聚集在一起。利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移（fluorescence esonance energy transfer,?FRET）效應(yīng)，顯著增強(qiáng)了這些光敏劑生成活性氧的能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了協(xié)同抗菌作用。這種新穎的策略在針對(duì)大腸桿菌和泛耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌的抗菌實(shí)驗(yàn)中均取得了顯著效果。這一創(chuàng)新研究不僅為提升光動(dòng)力抗菌性能提供了嶄新的研究視角和途徑，更在緩解耐藥菌感染所帶來(lái)的健康威脅方面展現(xiàn)出了巨大的潛力和希望。相關(guān)成果已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利，并以“Bacterial-mediated FRET between AIE and?ACQ photosensitizers for enhanced antimicrobial photodynamic therapy”為題，發(fā)表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150432.）。中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所/福建農(nóng)林大學(xué)聯(lián)培生王紅玉碩士是該論文的第一作者，陳卓研究員和潘小宏副研究員為共同通訊作者。

圖1.具有相同細(xì)菌膜靶向基團(tuán)的兩種光敏劑利用FRET效應(yīng)協(xié)同抗菌作用示意圖。

近年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)在光動(dòng)力抗菌領(lǐng)域取得了系列重要進(jìn)展，成功開(kāi)發(fā)了稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子介導(dǎo)的光動(dòng)力抗菌療法，不僅能有效治療真菌感染（Nanoscale?2018,10,15485），還針對(duì)臨床上棘手的泛耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌展現(xiàn)出卓越療效（Nanoscale 2020,12,13948）；首次報(bào)道了具有選擇性殺滅致病球菌的AIE型光敏劑（Dyes Pigments?2022,201,110197），并提出通過(guò)限制分子鍵的旋轉(zhuǎn)以提高AIE型光敏劑光動(dòng)力抗菌效果的分子設(shè)計(jì)策略（ACS Appl. Mater. Interfaces?2022,14,17055）。這些成果不僅展示了科研人員在探索新型抗菌策略方面的智慧和勇氣，也為未來(lái)抗菌治療的發(fā)展開(kāi)辟了新道路，為全人類(lèi)的健康事業(yè)貢獻(xiàn)了一份力量。?

（陳卓課題組供稿）