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文章信息
通讯作者：武振楠，李春艳，王林，白雪（吉林大学）
作者：刘铖宇，田腾辉，施雨佳，李美琪，洪乐，周菁，刘佳，钟圆，王雪，王震宇，白雪*，王林*，李春艳*，武振楠*
Keywords：
antibacterial photodynamic therapy
atomic-precision size effect
gold nanoclusters
reactive oxygen species
原文链接：
https://doi.org/10.1002/agt2.666
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文章简介
细菌感染，尤其是顽固的生物膜感染，因其极强的耐药性和分泌的细菌毒力因子而对公共健康构成严重威胁。传统抗菌光动力疗法 (aPDT) 虽然能抑制细菌增殖，但在控制生物膜形成和降低细菌毒力方面效果不佳。
本文提出了一种基于超小金纳米团簇 (AuNCs) 增强aPDT的新策略，实现了对细菌生物膜的穿透和细菌内化，从而显著提高了治疗效果(图1)。
图1. 通过配体修饰和原子精度尺寸效应，ICG-AuNCs增强抗菌光动力疗法以高效治疗细菌感染的示意图
采用配体修饰敏化和原子级尺寸效应的双重策略，通过调整AuNCs的能级分布来调控光生电子的分离和转移，从而增强了活性氧 (ROS) 的产生 (图2)。
图2. ICG-AuNCs的制备、表征与ROS产率定量对比
实验结果表明，不同尺寸的AuNCs (Au10NCs、Au15NCs、Au25NCs) 产生ROS的类别和产率不同，显著影响了抗菌能力 (图3)。
图3. ICG-AuNCs的原子级尺寸效应增强ROS生成的光物理机理
在对金黄色葡萄球菌的体外实验中，ICG-Au15NCs的抗菌效率高达99.94%，并在体内加速了伤口愈合 (图4)。
图4. ICG-AuNCs体外抗细菌生物膜及细菌内化实验
此外，ICG-Au15NCs还表现出独特的抑制细菌群体感应、毒力因子以及ABC转运蛋白的能力 (图5)。
图5. 转录组学与分子动力学模拟分析ICG-AuNCs与ICG-AuNPs的抗菌机制
与大尺寸的金纳米颗粒相比，金纳米团簇在细菌毒力和生物膜控制方面表现出了显著优势。本研究通过原子精度的尺寸效应，为抗菌光动力治疗提供了创新思路，有望成为未来抗感染治疗中的有力武器。
以上研究论文以“Enhancing Antibacterial Photodynamic Therapy with NIR-Activated Gold Nanoclusters: Atomic-precision Size Effect on Reducing Bacterial Biofilm Formation and Virulence”为题发表于 Aggregate 期刊，论文第一作者为吉林大学白求恩口腔医学院的刘铖宇硕士，通讯作者为吉林大学白雪教授、武振楠教授、王林教授和李春艳教授。
（Aggregate 2024, e666. https://doi.org/10.1002/agt2.666）
通讯作者
白雪，吉林大学电子科学与工程学院教授/博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者。光电子材料与器件方向的学术带头人，长期工作在教学和科研第一线开展稀土发光材料与器件的研究工作。在 Nat. Commun.、Nano Lett.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed. 等重要国际学术期刊发表SCI论文180篇，SCI他引10000余次，H因子52，SCI他引超过100次的SCI论文22篇，ESI高被引论文11篇。主持完成国家基金委杰出青年/优秀青年科学基金、区域创新发展联合基金重点支持项目、面上基金等7项基金课题，以及若干省部级和企业合作项目。
武振楠，教授/博士生导师，吉林大学“唐敖庆”领军教授，国家高层次青年人才，入选中央高校优秀青年团队。主持国家自然科学基金优秀青年科学基金项目 (海外)、国家自然科学基金面上项目、吉林省自然科学基金面上项目等。研究成果被国际同行评价为“Pioneered、 First、 Typical、 Remarkable 等”13次；在“第五届单层保护团簇国际研讨会 (ISMPC)”、“首届簇发光国际会议 (ICC)”等国际团簇与纳米发光领域会议作邀请报告20余次。
李春艳，吉林大学口腔医 (学) 院，主任医师/博士生导师。现任中华口腔医学会口腔修复专业委员会委员，中华口腔医学会口腔医学计算机专业委员会委员，吉林省口腔医学会口腔修复专业委员会副主任委员，吉林省口腔医学会口腔种植专业委员会委员。曾受国家公派赴瑞典从事博士后科学实验研究一年。主持省部级课题6项；参与承担国家级、省部级科研课题十余项，市科技局种植中心重点专科建设项目1项，以第一/通讯作者在 Adv. Mater., Natl. Sci. Rev., J. Control. Release, Chem. Eng. J., Theranostics, Small 等权威国际期刊发表论文11篇。
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