深圳大学张平玉团队：超声活化的ReCORM-AIEgen用于分枝杆菌的气体和声动力协同治疗

细菌感染是许多严重炎症性疾病的首要原因。开发有效的治疗方法来对抗细菌感染，特别是对耐药细菌的治疗至关重要。声动力疗法(SDT)是一种新兴的治疗方法，利用声敏剂和低强度超声辐射来治疗深层组织的疾病。声敏剂被超声激活后，产生活性氧对细菌产生强毒性。此外，超声可控释放气体分子也是一种很有吸引力的模式。目前，单一的抗菌机制很难达到良好的治疗效果，多模式协同治疗最近引起了广泛关注，并显示出增强的抗菌活性。

近期，深圳大学张平玉教授课题组开发了一种具有四苯乙烯(TPE)结构修饰的超声敏化的三羰基铼(I)配合物(RePy-TPE)，用于CO气体治疗和细菌感染的声动力治疗。RePy-TPE在超声辐照下产生活性氧ROS并释放CO。此外，由于TPE的引入，RePy-TPE在水中表现出聚集诱导发光(Aggregation InduceEmission, AIE)，进一步提高了¹O₂的产率。¹O₂和CO协同作用杀死耻垢分支杆菌(M.smegmatis)和大肠杆菌(E.coli)，导致细菌膜被损伤和细菌生物膜被消除(图1)。此外，超声激活的RePy-TPE干扰了细菌的嘌呤代谢，扰乱了DNA的生物合成和能量代谢，最终降低了细菌的生物活力。该文为开发具有超声活性的金属基抗生素提供了一种新的策略。

图1. 声激活的ReCORM用于分枝杆菌感染的气体和声动力协同治疗的机理图

作者首先探究了RePy-TPE在不同含水量溶液中的AIE性质。如图2所示，在0%-50%含水量范围内，RePy-TPE的发光较弱。然而，当水含量增加到60%-90%时，发射强度急剧增强，在80%水含量处观察到最强的橙色发光。此外，发射光谱随着水含量的增加而逐渐蓝移。在水溶液中发现，超声辐照后的RePy-TPE能够释放CO并且产生¹O₂(图3)。值得注意的是，¹O₂的产率具有聚集诱导增强的效果。

图2. RePy-TPE的聚集诱导发射特性

图3. RePy-TPE在超声波辐射下产生CO和ROS

通过SEM监测了不同处理后耻垢分枝杆菌的形态变化。如图4所示，与对照组细菌膜完整相比，RePy-TPE使用US辐照对细菌膜，观察到严重的膜破裂，明显的皱缩和完整性的完全丧失。细菌通常形成生物被膜，生物被膜是由蛋白质和多糖组成的黏性水合基质。细菌可以将自身包裹在生物被膜中得到保护，并对抗生素产生耐药性。RePy-TPE + US处理后的耻垢分枝杆菌生物被膜的存活率显著降低。进一步采用SYTO-9/PI染色法评价RePy-TPE对生物被膜的清除作用。对照组、US单独辐照组、RePy-TPE单独辐照组的生物被膜均致密，呈现高度保存的三维结构。在这些组别中发现了来自SYTO-9的强绿色荧光。相反，在RePy-TPE + US处理的耻垢分枝杆菌生物被膜中观察到强烈的红色荧光，表明耻垢分枝杆菌生物被膜被破坏。

图4. RePy-TPE在超声波辐射下对细菌膜和细菌生物膜损伤的研究

详细内容见：Y. Li, H. Wang, Q. Lin, X. Yu, H. Huang, P. Zhang, Ultrasound-active ReCORM-AIEgen for Gas and Sonodynamic Therapy of Mycobacterium Biofilms, Sci. Chin. Chem. 2023, https://doi.org/10.1007/s11426-023-1696-5.深圳大学研究生李月和王浩冰为论文共同第一作者，张平玉教授为通讯作者。

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【通讯作者简介】

张平玉，英国皇家牛顿学者，博导。2015年毕业于中山大学，2015-2017年在英国华威大学作为牛顿高级研究员担任研究工作，2017年加入深圳大学。研究兴趣集中在金属药物对肿瘤驱动治疗的探究。以通讯作者在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表论文70余篇，总引4000余次，申请/授权中国发明专利10余项。课题组主页：

https://chem.szu.edu.cn/szdw/jxdanwe/hxx/fzr/zpy.htm

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