刘俊秋教授团队在Chemical Engineering Journal上发表关于细菌触发的自由基纳米放大器选择性抗菌的研究成果

近日，我院刘俊秋教授团队在细菌触发的自由基纳米放大器用于选择性光热抗菌方面取得新进展，相关研究工作在国际期刊Chemical Engineering Journal（IF:13.273）发表学术论文“Bacteria-triggered radical anions amplifier of pillar[5]arene/perylene diimide nanosheets with highly selective antibacterial activity”。

细菌感染是许多严重疾病最突出的根本原因之一。过去几十年来，青霉素等传统抗生素在取得巨大成就的同时，由于滥用抗生素，耐多药（MDR）细菌的感染事件不断增加。因此，人们迫切需要开发具有高抗菌活性，低毒性，强选择性等特点的抗菌纳米材料。目前绝大部分的抗菌策略均会无差别得清除各种细菌，造成对机体局部功能的损伤。在这一方面，科学家始终期望发展新型抗菌策略实现对非必需杂菌的选择性杀伤，同时保留其它有益细菌的存活。

mP5PD纳米片对E.coli和B.subtilis的选择性光热疗法示意图

针对这一问题，杭州师范大学刘俊秋教授团队设计了一种新型细菌出发的自由基纳米放大器，用于对兼性厌氧微生物进行选择性光热治疗。通过无模板共价组装策略，由PDI衍生物（DAPDI）和溴代柱[5]芳烃（LBP5）构建了分散良好的单层二维共价纳米（P5PD）。为了实现高效的抗菌活性：（1）构建带正电的二维P5PD纳米片，以改善水分散性、膜渗透性以及产生PDI自由基阴离子；（2）用季铵修饰的甘露糖衍生物（Man-HQA）可以通过主客体络合mP5PD改性为LBP5，以进一步改善生物相容性和与微生物的良好识别。同时厌氧微生物如大肠杆菌（E.coli）的缺氧条件可以在原位将mP5PD纳米片激发成自由基阴离子，这可以大大增强808nm激光照射下的光热抗菌治疗。相反，枯草芽孢杆菌（B.subtilis）等好氧微生物由于还原能力不足，不会诱导mP5PD自由基阴离子的形成。因此，这种二维 mP5PD纳米片对不同的微生物表现出选择性的化学反应，可用于开发具有高细菌选择性的优良光热抗菌纳米材料。

mP5PD纳米片的抗菌实验

课题组硕士研究生王洁琼、徐政伟与博士研究生李飞为论文共同第一作者，青年教师孙鸿程博士、于双江教授和刘俊秋教授为论文通讯作者，杭州师范大学为第一完成单位。该研究工作得到了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金及杭师大科研启动经费等项目的联合资助。

论文链接 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722021155