港中文（深圳）唐本忠/深大王东/浙大金桥 JACS：多转子结构NIR-II AIEgens用于光热抗细菌生物被膜

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细菌感染每年会导致数百万人患病和死亡。临床上采用的标准治疗方案仍严重依赖于抗生素的使用。然而抗生素的流行和滥用可能会催生出超级细菌，严重威胁着人类的健康。此外，细菌生物被膜的形成为游离细菌提供了隔离的生存环境。成熟细菌生物被膜中的胞外聚合物（EPS）具有屏蔽作用，可通过阻碍抗生素的渗透和扩散来保护细菌免受攻击，为治疗带来了巨大的挑战。因此，开发新的抗菌策略迫在眉睫。近红外光热材料(NIR PTAs)介导的光热治疗（PTT）具有实时无创、抗菌效果优异和不易产生耐药性等优点，在生物被膜的消除中展现出较大的优势。

近日，香港中文大学（深圳）唐本忠院士、深圳大学王东教授和浙江大学金桥教授等人采用苯并[c]噻吩作为大位阻、富电子的电子给体/π-桥，设计三种具有多转子基元的近红外二区聚集诱导发光（NIR-II AIEgens）光热分子，用于NIR-II FLI导航下的细菌生物被膜的光热消除。活体实验证实，所制备的NIR-II AIE阳离子脂质体（2TPA2TPE-TQ Lips）在P. aeruginosa生物被膜诱导的角膜炎小鼠模型和MSRA生物被膜诱导的皮肤感染小鼠模型中均展现出优异的光热抗菌效果，并具有良好的生物相容性。相关成果以“Adding Flying Wings: Butterfly-shaped NIR-II AIEgens with Multiple Molecular Rotors for Photothermal Combating of Bacterial Biofilms”为题发表在《J. Am. Chem. Soc.》（DOI: 10.1021/jacs.3c09058）上。文章第一作者是深圳大学燕鼎元副研究员和浙江大学黄悦同学。该研究工作得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金和深圳市自然科学基金的支持。

图1（A）本研究设计的多转子NIR-II AIEgens的结构式；（B）2TPA2TPE-TQ Lips的制备及抗细菌生物被膜研究示意图。

图2（A）三种脂质体的DLS分析；（B）相对QY测试；（C）¹O₂检测；(D)不生产¹O₂的理论计算；（E）808 nm激光照射(0.8 W cm⁻²)下，三种脂质体（100 μM）的光热升温效果；（F）图2E中三种脂质体照6 min后对应的红外成像图;（G）2TPA2TPE-TQ Lips（100 μM）的光热转换效率计算；（H）2TPA2TPE-TQ Lips的光热稳定性考察；（I）2TPA2TPE-TQ Lips（100 μM）的尺寸稳定性分析。

图3（A）MRSA生物被膜诱导的小鼠皮肤感染PTT治疗过程示意图；（B）2TPA2TPE-TQ Lips或水处理的创面的红外热成像图。（C）不同分组处理后的组织创面图；（D）不同分组第1天的伤口MRSA菌落；不同分组第7天血液中（E）Mon、（F）WBC和（G）Neu的密度统计；（H）不同分组第7天创面革兰染色组织切片图片。

图4（A）P. aeruginosa生物被膜诱导的小鼠角膜炎PTT治疗过程示意图；（B）NIR-II FLI用于监测2TPA2TPE-TQ Lips治疗过程；（C）小鼠眼经2TPA2TPE-TQ Lips或水处理后的红外热成像图；（D）不同分组处理3天后的生物被膜（GFP标记P. aeruginosa）荧光成像图；（E）不同分组处理8天后角膜扫描电镜图；（F）不同分组处理的小鼠眼球形态变化图；（G）不同分组处理3天后角膜中的P. aeruginosa统计；（H）小鼠体重变化；（I）角膜的HE染色。

在前期工作中，该团队首次将苯并[c]噻吩作为大位阻、富电子的电子给体/π-桥用于NIR-II AIE诊疗一体化分子的设计当中（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 26769; Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61, 10.1002/anie.202202614），丰富了NIR-II AIEgens的结构种类和骨架类型。此工作是对这一体系的进一步扩展与延伸，为诊疗一体化材料的设计和细菌生物被膜的高效消除提供新思路。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/jacs.3c09058

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