Angew. Chem. Int. Ed. ¦ Jong Seung Kim&唐本忠&王林：pH响应型AIE光敏剂用于抗菌治疗

Angew. Chem. Int. Ed. ¦ Jong Seung Kim&唐本忠&王林：pH响应型AIE光敏剂用于抗菌治疗

1. 研究背景

细菌感染对人类健康造成了严重的健康挑战，特别是抗生素耐药病原体。光动力治疗（PDT）已成为一种有前景的非侵入性抗菌策略，它利用光敏剂（PS）在光激活时产生细胞毒性活性氧（ROS），对细菌膜、蛋白质和DNA造成不可逆的损伤。与针对特定细胞途径的传统抗生素不同，PDT通过氧化应激发挥广谱抗菌作用，显著降低了细菌耐药性发展的风险。尽管PDT具有潜力，但由于在复杂的生物条件下ROS产生不足以及在酸性和缺氧环境中光敏剂性能不佳等挑战，PDT在细菌感染治疗中的临床应用仍然有限。由于细菌代谢和炎症，细菌感染的组织通常表现出酸性微环境（pH 4.5-6.5）。在这种环境中，常规光敏剂通常会受到聚集诱导的荧光淬灭和ROS生成减少的影响，从而限制了它们的治疗效果。为了应对这些挑战，研究人员探索了pH响应和AIE光敏剂，这些光敏剂可以在酸性条件下特异性激活，并通过聚集效应增强ROS的产生。AIE光敏剂克服了传统荧光团ACQ的局限性，从而增强了生物体系中的荧光和光动力效率。尽管已经研究了pH响应性AIE光敏剂用于肿瘤治疗，但它们在PDT抗菌中的应用在很大程度上仍未得到探索。

2. 结果与讨论

设计并合成了一系列具有近红外吸收的供体-受体（D-A）有机小分子光敏剂（DHCZS、DHCZV、DTPA和DHTPA），这些光敏剂通过I型和II型光化学途径产生多种ROS，在常氧和缺氧条件下都能产生强大的治疗效果。其中，DHTPA 聚集体表现出最明显的ROS生成能力。为了验证DHTPA聚集体的抗菌功效，使用体外和体内模型进行了全面评估。体外实验表明，在近红外光照射下，与中性条件（pH 7.4）相比，DHTPA聚集体在pH 5.5时的ROS产生增加了2.1倍。此外，荧光成像证实了DHTPA在酸性环境中的强烈AIE效应，有效地绕过了ACQ。细胞活力和集落形成单位（CFU）检测显示，DHTPA的杀菌率超过99.9%。在小鼠皮肤伤口感染模型中，基于DHTPA的PDT导致伤口愈合加速2.4倍，同时细菌负荷和炎症显著减少。组织学分析显示，促炎细胞因子（包括TNF-α和CD-31）显著减少，表明PDT不仅能根除细菌，还能调节免疫反应并促进组织再生。通过整合近红外激活、pH响应性和AIE效应，DHTPA代表了一种精确有效的抗菌PDT策略，为细菌感染的临床管理提供了一种新的解决方案。

图1. DHCZS、DHCZV、DTPA和DHTPA的结构式及其光物理性质

图2. DHTPA对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌生物膜的抗菌作用

图3. DHTPA对小鼠金黄色葡萄球菌感染伤口的治疗效果

DOI:10.1002/anie.202506505

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