第一作者：Ke Ma
通讯作者：王东,谭回
通讯单位：香港中文大学，深圳市儿童医院
研究速览：
香港中文大学王东教授和深圳市儿童医院谭回主任近期在Small上发表了具有高生物安全性的AIE活性光敏剂的分子工程，以达到细胞外抗菌效果的文章。开发多功能光敏剂以实现对正常细胞的选择性抗菌是一项有吸引力但极具挑战性的任务。在本研究中，合理设计并轻松合成了一种名为 DMMA-SCPI 的新型光敏剂，其被证明是一种具有聚集诱导发射倾向的I型光敏剂。DMMA-SCPI 能够在体外和体内有效消除格兰仕阳性菌和格兰仕阴性菌，并且对正常细胞和组织没有明显的伤害，这可能是由于其卤化吡啶对带负电荷的细菌具有更强的吸附性能，以及其合适的抗菌活性。吡啶盐型光敏剂的抗菌活性取决于细菌细胞表面的吸附活性以及活性氧（ROS）的抗菌活性。在三种光敏剂中，DMMA-SCPI 具有更好的水溶性，这为吸附细菌提供了更大的表面活性。此外，DMMA-SCPI 产生更多的超氧阴离子自由基作为 ROS，具有适当的抗菌活性和较高的生物安全性，可实现细胞外抗菌效果。
要点分析
要点一，研究内容：本文开发了三种带正电荷的 AIE 活性 I 型光敏剂，用于杀菌消毒。其中两种光敏剂（DMA-SCPI 和 DMMA-SCPI）都会产生超氧阴离子自由基，第三种光敏剂（DPA-SCPI）会产生羟基自由基。DMMA-SCPI 能有效染色伤口处的细菌，并发出明亮的红光。在激光照射下，DMMA-SCPI 通过产生超氧阴离子自由基杀死细菌。体外和体内评估结果表明，这种I型光敏剂对细菌感染的伤口治疗有效，而对正常组织的影响则微乎其微。
图文导读
图1. （A）三种带正电荷的 AIE 活性 I 型光敏剂的分子结构式；（B）抗菌伤口涂层图解，细胞损伤少。
图2. （A）DMA-SCPI（10 nm）、DMMA-SCPI（10 nm）和 DPA-SCPI（10 nm）在 DMSO 溶剂中的吸收光谱。（B）DMA-SCPI（1μm）、DMMA-SCPI（1μm）和 DPA-SCPI（1μm）在 DMSO 溶剂中的荧光光谱。（C）I514 nm（DMA-SCPI）、I631 nm（DMMA-SCPI）和 I568 nm（DPASCPI）与不同THF分数的关系图。（D）DHR 123（10μm）、（E）HPF（5μm）和 （F）SOSG（1μm）在激光照射（520 nm，0.2 W）下15分钟内的荧光光谱。探针包括 DMMA-SCPI、DMA-SCPI、DPA-SCPI、RB和Ce6。每种探针浓度为为1μm。
图3. （A）在有或没有激光照射的情况下，DMMA-SCPI（0-20μm）对细菌（金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）的体外灭菌效果。（B）相对细菌存活率。（C）DMA-SCPI （0-20 μm）对细菌（金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）的体外灭菌效果，有无激光照射。（D）根据（C）中的细菌数量计算的细菌存活率。（E）DPA-SCPI（0-20μm）对细菌（金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）的体外灭菌效果。（F）根据（E）中的细菌数量得出的相对细菌存活率。（G）在没有或有激光照射的情况下，用三种光敏剂（0-50μm）染色后 LO2 细胞的活力。（H）在没有或有激光照射的情况下，LO2 细胞、3T3 细胞、Hacat 细胞、Hela 细胞和 4T1 细胞经 DMMA-SCPI （0-20μm）染色后的存活率。（SEM）在无激光照射或有激光照射的情况下，用DMMA-SCPI（0-20μm）染色的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的 SEM 图像。
图4.（A） 不同组小鼠的伤口愈合图像。PBS 组：用 PBS 缓冲液（20μL）处理的伤口；金黄色葡萄球菌组：用金黄色葡萄球菌感染的伤口；金黄色葡萄球菌/DMMA-SCPI/无激光组：用金黄色葡萄球菌感染的伤口，并用 DMMA-SCPI 染色；金黄色葡萄球菌/DMMA-SCPI/激光组：用金黄色葡萄球菌感染的伤口，并在激光照射下用 DMMA-SCPI 染色；大肠杆菌组：感染大肠杆菌的伤口；大肠杆菌/DMMA-SCPI/无激光组：感染大肠杆菌并用 DMMA-SCPI 染色的伤口；大肠杆菌/DMMA-SCPI/激光组：感染大肠杆菌并在激光照射下用 DMMA-SCPI 染色的伤口；（B）不同组小鼠的相对伤口面积数据。（C）药物治疗后第3天，在有或没有激光照射的情况下，DMMA-SCPI（20μm）对不同组小鼠体内细菌（金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）的灭菌效果。（D-F）药物治疗后第7天和第 15 天小鼠的血液生化指标，包括肝功能指标和肾功能指标。（G）第7天或第15天不同组伤口切片的H&E图像和Masson 图像。（H-I）第7天或第15天Masson 图像中胶原纤维的DOI值。
结论
综上所述，作者开发出了三种具有 AIE 特性的 I 型光敏剂，可用于灭菌。其中，DMMA-SCPI 在激光照射下能产生更多的超氧阴离子自由基。与大多数已报道的光敏剂对细胞和细菌都有很强的光致沉积能力相比，DMMA-SCPI 具有很强的抗菌效果，对细胞的损伤几乎可以忽略不计。与正常细胞相比，DMMA-SCPI 对带负电荷的细菌具有更强的吸附性，同时还具有适当的抗菌活性。。体外和体内研究结果表明，DMMA-SCPI 是治疗细菌感染伤口的理想选择。作者的研究结果可能会为细胞外抗菌光敏剂的设计开辟新的前景。
全文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202403937
参考文献：Ke Ma, Jianxia Dong, Dingyuan Yan, Deliang Wang, Yuanwei Wang, Jianxing Wang, Dong Wang, Hui Tan, and Ben Zhong Tang, Molecular Engineering of AIE-Active Photosensitizers with High Biosafety for Effect Extracellular Antibacteria, Small.
DOI: 10.1002/smll.202403937
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