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天津工業(yè)大學林佳弘特聘教授/李婷婷副教授課題組《Chem. Eng. J》綜述：基于光動力療法的協(xié)同抗菌策略 - 進展與展望

2022-09-03 來源：高分子科技

進入21世紀以來，由新冠肺炎、SARS等致病微生物引起的公共衛(wèi)生事件頻繁發(fā)生，給人類帶來了極大的危害和恐慌。同時，各種工業(yè)材料、醫(yī)用生物材料、衛(wèi)生產品和食品在加工和使用過程中容易接觸并攜帶大量細菌、病毒和其他有害微生物，從而威脅人類健康。為應對上述問題，抗菌光動力療法（APDT）作為一種非侵入性激發(fā)抗菌療法且不會導致細菌對光處理產生耐藥性被廣泛研究。APDT可單獨使用也可與其他治療方式組合使用，包括放射治療、化療和光熱療法（PTT）。然而，APDT策略仍需解決一些局限性問題，如短波長光對生物組織的穿透較弱和活性氧（ROS）較短釋放距離和壽命等問題。因此，需要一系列合理的協(xié)同方法和策略來改進APDT的應用。天津工業(yè)大學李婷婷副教授與臺灣逢甲大學林佳弘特聘教授、亞洲大學樓靜文特聘教授合作，基于前期對日光驅動光敏抗菌熔噴膜的研究(J. Clean. Prod 2021. 26395)，以及對日光驅動串珠型可重復抗菌醫(yī)用熔噴電紡微納米纖維過濾復合膜的研究(Chem. Eng. J 2021. 130007)。團隊綜述了基于光動力療法的協(xié)同抗菌策略的進展與展望，綜述內容以“Synergistic antibacterial strategy based on photodynamic therapy: Progress and perspectives”為題發(fā)表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。

近年來，大量研究報告了對天然抗菌化合物的研究。然而，天然抗菌化合物的低抗菌活性限制了其替代抗生素的實際應用。一些天然抗菌化合物通常也僅對特定的細菌菌株有效，功效有限，成本高。除此之外，一系列生化試劑已被廣泛用于抗菌應用。其中，金屬離子及其各種作用形式表現(xiàn)出有效的殺菌性能；然而，它們對某些哺乳動物細胞具有嚴重的毒性作用，從而限制了它們在活生物體中的進一步應用。抗菌肽是一種新型高效抗菌劑，其合成難度很大。季銨化合物具有很高的抗菌效果和易于應用，但長期使用后也有誘發(fā)細菌耐藥性的風險。

新興的APDT使用光源激活病變中富集的光敏劑（PSs），并產生ROS，最終殺死目標細菌。隨著生物材料和納米醫(yī)學技術的發(fā)展，小分子PSs的納米功能化優(yōu)化了其生物相容性和生物安全性，顯著提高了量子產率和焦位富集，這在抗菌治療中的臨床應用前景廣闊。然而，仍需解決APDT策略的一些局限性，如短波長光對生物組織的滲透較弱；光響應納米顆粒（NPs）從作用部位脫落的趨勢，以及ROS的短釋放距離和壽命。因此，需要一系列合理的協(xié)同方法和策略來改進APDT的應用。

圖1（a）APDT機制示意圖。（b）APDT協(xié)同策略矩陣的分類與功能

開發(fā)新的抗菌材料和協(xié)同方法是提高抗菌光動力療法的有效性和應用優(yōu)勢的當務之急。因此，本文綜述了光動力抗菌協(xié)同策略的研究進展。通過實例介紹了基于納米材料的光動力抗菌協(xié)同策略的性能、設計和獨特的抗菌機理（圖1）。總結了光動力抗菌協(xié)同策略包括抗菌材料、抗菌原理、協(xié)同模式和抗菌應用的最新進展。最后，光動力抗菌協(xié)同策略有助于抗菌領域的進一步發(fā)展，并最終有益于公共健康。綜述的第一作者為天津工業(yè)大學紡織科學與工程學院胡獻進博士，天津工業(yè)大學李婷婷副教授和張淑杰副教授以及臺灣亞洲大學樓靜文特聘教授為綜述論文的通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和天津市自然科學基金的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138129

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（責任編輯：xu）

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