2023年7月17日，北京化工大学材料科学与工程学院徐福建教授团队在Angew. Chem. Int. Ed.上发表了题为“A Targeting Singlet Oxygen Battery for Multidrug-Resistant Bacterial Deep-Tissue Infections”的研究论文。原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202306803
光动力抗菌疗法（aPDT）通过原位产生活性氧（ROS）发挥作用，ROS同时攻击耐药菌的各种生物分子位点，实现耐药菌的杀伤，是应对耐药菌挑战的重要手段。然而，传统光敏剂收光源限制，导致组织穿透深度通常仅达到几毫米。除此之外，活性氧簇（ROS）的短半衰期和短扩散距离也限制了PDT的抗菌效率。因此，如何克服光源穿透深度与ROS利用率低的问题，实现aPDT在细菌深部组织感染的有效治疗具有重要意义。因此，构建了一种靶向性的单线态氧递送系统CARG-Py，该递送系统通过外部的提前光照，转化为“单线态氧电池”CARG-1O2，并在体内不依赖外部照射/氧气的情况下释放单线态氧，实现了非光源/氧气依赖的PDT用于体内深部组织细菌感染的治疗。
通过对靶向性的单线态氧递送系统的提前光照，得到了“单线态氧电池”CARG-1O2。CARG-1O2由与靶向肽偶联吡啶酮组成。首先，外部的提前光照使得吡啶酮成功负载单线态氧，并在30 min内实现单线态氧的释放，可多次循环使用。其次，靶向肽提高了单线态氧电池在细菌感染处的富集，提高了单线态氧的利用率，增强了对金黄色葡萄球菌（S. aureus）的杀伤性能。同时，通过耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）感染的肺炎小鼠模型，进一步验证单线态氧电池的体内深部组织感染治疗方面的性能。通过CARG-1O2的治疗，实验组的小鼠肺部细菌显著减少，体内的炎症细胞、炎症因子水平都显著低于对照组小鼠。治疗后的小鼠的肺泡和肺泡腔完整，肺部没有明显损伤。然而，对照组的小鼠的肺泡受损、肺泡腔壁增厚、肺组织水肿且肺部有大量炎症细胞。综上所述，本研究构建了一种靶向单线态氧递送系统CARG-Py，实现现了非光源/氧气依赖的PDT用于体内深部组织细菌感染的治疗，同时靶向单线态氧递送系统提高了单线态氧的利用率，并且增强了PDT的便利性。该研究表明，单线态氧递送有望成为一种新的替代策略用来改进传统PDT，使其不依赖于光源和氧气，用于体内深部组织细菌感染的治疗。
北京化工大学材料科学与工程学院朱艺文博士和硕士生高敏政为本文的共同第一作者。材料科学与工程学院徐福建教授和俞丙然教授本文的通讯作者。北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市优秀青年科技人才计划、中国博士后科学基金项目和北京化工大学博士后科学基金的资助。
