可开关、可逐级调控的超分子光敏剂

细菌性传染病是全球医疗保健和农业生产领域的长期问题。为了治疗细菌感染，大量的杀菌剂被投入到临床应用中。然而与此同时，由于杀菌剂无法被动物和人体代谢，会在自然环境中残留和积累，从而诱发细菌产生耐药性。耐药性一经形成，会造成杀菌剂失去其原本的治疗效果，使得细菌感染难以治愈，带来新的全球性医疗威胁。

针对耐药性的成因，人们期待设计新型可开关的杀菌剂，在治疗环境下开启抗菌功能，在非治疗环境下关闭抗菌功能，以避免抗菌剂的不必要积累和耐药性的产生。超分子化学的动态可逆特性，光动力学疗法的光开关特性，为这一想法的实现提供了契机。

清华大学化学系张希教授、徐江飞助理研究员与中国科学院化学研究所王树研究员合作，将葫芦脲的超分子化学与光动力学疗法相结合，构筑了具有可开关、可逐级调控抗菌性能的新型超分子光敏剂。

▲ 图1：可开关、可逐级调控的超分子光敏剂的构筑

阳离子型光敏剂分子自身能够富集在细菌表面，具有一定的抗菌活性。在非治疗环境下，加入葫芦[7]脲作为超分子开关，能够关闭其抗菌功能。通过加入不同比例的葫芦[7]脲，能够实现对抗菌性能的逐级调控。在治疗环境下，采用温和的白光光照，光敏剂分子敏化氧气产生单线态氧，则可以重新开启光敏剂的抗菌功能。

为了进一步增强抗菌活性，研究者分别将金属离子锌和钯引入到光敏剂分子中。研究表明，引入钯离子以后，超分子光敏剂具有最佳的抗菌效率和开关性能。在暗处，这种光敏剂分子自身的抗菌效率在70%左右；而与葫芦[7]脲结合后，能够将抗菌功能完全关闭，得到无毒的超分子光敏剂。在光照下，抗菌功能重新开启，可以达到接近100%的抗菌效率。

▲图2：含钯超分子光敏剂在非治疗环境(a)及光照下(b)的抗菌活性

该研究工作发展了一种简单且环境友好的非共价键合成超分子光敏剂的新策略，为杀菌剂在非治疗环境下的积累和耐药性的产生提供了一种新的解决思路。该方法具有一定的普适性，有望扩展到其它阳离子型杀菌剂体系，展现出了巨大的应用潜力。

文献链接：

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.7b02611

来源：高分子科学前沿 

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