新冠，猴痘，還有其它各色細(xì)菌感染，對人類產(chǎn)生了巨大威脅，僅僅從細(xì)菌感染的角度來說，光動力滅活（PDI）療法是控制細(xì)菌感染的一種有效途徑。

       光動力療法(PDT)是利用光和光敏劑產(chǎn)生的光動力效應(yīng)進(jìn)行疾病診斷和治療的一種新技術(shù)，該療法可以誘導(dǎo)細(xì)胞和微生物失活，將PDT用于滅活微生物、抗微生物化學(xué)治療被稱為光動力抗菌化學(xué)療法(PACT)，針對的病原菌包括金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、鮑曼不動桿菌、大腸桿菌、牙齦卟啉單胞菌及多重耐藥菌等。

       在眾多光敏劑介導(dǎo)的光動力抗菌研究中，人工合成單一成分的光敏劑所占比例最高，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型可分為卟啉類光敏劑、酞菁類光敏劑、卟吩類光敏劑等。天然產(chǎn)物光敏劑來源于植物，具有生物相容性好、來源廣泛、化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎等優(yōu)勢。高分子光敏劑通常具有水溶性好和生物相容性好的優(yōu)勢，克服了天然產(chǎn)物在生理pH水平下迅速分解的缺陷。靶向光敏劑具有作用部位選擇性高的優(yōu)勢，將光敏劑制成脂質(zhì)體等靶向制劑介導(dǎo)光動力療法具有殺菌作用。化學(xué)發(fā)光激發(fā)的靶向光動力作用能夠解決傳統(tǒng)激光光動力穿透力弱的問題，并有效殺滅病原菌。

       光動力可與其他抗菌方法聯(lián)用以彌補(bǔ)各自的不足，達(dá)到協(xié)同殺菌的目的。維生素E類似物Trolox能提高近紅外激光照射下吲哚花青綠介導(dǎo)的光動力殺菌作用；脫乙酰殼聚糖可以增強(qiáng)血卟啉或亞甲藍(lán)介導(dǎo)的光動力療法對金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌等多種菌種的殺滅作用，具有光動力殺菌增效作用，其作用強(qiáng)度與光動力對細(xì)菌的損傷程度和脫乙酰殼聚糖的脫乙酰水平有關(guān)。

       近期，東華大學(xué)的易濤教授、張燈青副教授課題組發(fā)展了基于鉑(II)基大環(huán)自組裝體系、具有連續(xù)能量轉(zhuǎn)移過程的光捕獲體系，并成功用于抗菌治療（圖1）。 

       圖1. 光捕獲體系的構(gòu)筑及抗菌應(yīng)用示意圖

       利用配位鍵導(dǎo)向自組裝方法將具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）特性的四苯乙烯基團(tuán)引入到鉑(II)大環(huán)化合物PtTPEM中，PtTPEM在水/DMSO (99:1, v/v) 溶液中自組裝形成納米球狀聚集體，顯示了良好的AIE特性，可以作為光捕獲體系的理想能量供體。由于PtTPEM的發(fā)射光譜和SR101的吸收光譜有較好的重疊，當(dāng)加入能量受體SR101后，SR101能夠進(jìn)入PtTPEM組裝體的內(nèi)部，構(gòu)筑了一步能量轉(zhuǎn)移光捕獲體系PtTPEM-SR101。在410 nm激光的照射下，PtTPEM在550 nm處的發(fā)射峰逐漸減弱，而608 nm處歸屬于SR101的發(fā)射峰逐漸增強(qiáng)，在能量給體-受體摩爾比為20:1時(shí)，能量轉(zhuǎn)移效率達(dá)到76.9%，天線效應(yīng)為41.11，熒光量子產(chǎn)率為55.55%。

       繼續(xù)加入第二個(gè)能量受體Ce6后，歸屬于PtTPEM-SR101組裝體的608 nm處的發(fā)射峰逐漸減弱，而歸屬于Ce6的670 nm處的發(fā)射峰逐漸增強(qiáng)，熒光顏色由橙黃變?yōu)槌燃t色。在PtTPEM-SR101-Ce6 (20:1:2) 體系中，熒光量子產(chǎn)率、第二步能量轉(zhuǎn)移效率和天線效應(yīng)分別達(dá)到37.64%、91.30%和44.13。熒光壽命由 τ1 = 4.60 ns，τ2 = 23.5 ns (PtTPEM-SR101組裝體) 減少到 τ1 = 1.93 ns，τ2 = 4.29 ns (PtTPEM-SR101-Ce6組裝體)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明成功實(shí)現(xiàn)了從PtTPEM組裝體到SR101再到Ce6的兩步連續(xù)能量轉(zhuǎn)移（圖2）。

       圖2. （a）向PtTPEM中加入不同量的SR101的發(fā)射光譜變化圖。（b）向PtTPEM-SR101體系中加入不同量的Ce6的發(fā)射光譜變化圖。（c）PtTPEM與PtTPEM-SR101（20:1）的熒光壽命衰變曲線。（d）PtTPEM-SR101與PtTPEM-SR101-Ce6（20:1:2）的熒光壽命衰變曲線。

       為了更好地開發(fā)光捕獲體系的應(yīng)用范圍，PtTPEM-SR101-Ce6體系被用于光動力抗菌治療。在白光照射下，金黃色葡萄球菌的存活率在大環(huán)濃度為2 μM時(shí)從約74%降至幾乎為零（圖3）；大環(huán)濃度為5 μM時(shí)大腸桿菌的存活率從約14%降至約5%。結(jié)果表明，PtTPEM1?SR101?Ce6體系在鉑（II）金屬環(huán)處于較低濃度下可表現(xiàn)出更高的抗菌活性，因此將金屬環(huán)與PDI結(jié)合可以顯著降低細(xì)菌的耐藥性風(fēng)險(xiǎn)。與Ce6、PtTPEM和一步能量轉(zhuǎn)移的光捕獲體系PtTPEM-SR101相比，具有兩步連續(xù)能量轉(zhuǎn)移的光捕獲體系PtTPEM1?SR101?Ce6表現(xiàn)出更高的抗菌活性，因此這種以近紅外光敏劑Ce6為最終能量受體的人工光捕獲體系在抗菌應(yīng)用中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

       圖3. （a）分別用PtTPEM、PtTPEM?SR101（20:1）、PtTPEM?SR101?Ce6（20:1:2）和Ce6處理的金黃葡萄球菌，在光照條件或黑暗條件下的瓊脂平板上的照片（c = 10 μM）；在黑暗（b）和光照射（c）下，對PtTPEM、PtTPEM?SR101（20:1），PtTPEM?SR101?Ce6（20:1:2）和Ce6濃度的大腸桿菌活性。

       文獻(xiàn)參考：

       Near?Infrared Emissive Cascaded Artificial Light?Harvesting System with Enhanced Antibacterial Efficiency

       Maowen Chen, Zhenni Lu, Man Li, Bei Jiang, Senkun Liu, Yinuo Li, Bangrui Zhang, Xianying Li, Tao Yi, Dengqing Zhang

       Adv. Healthc. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adhm.202300377