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圖1、構(gòu)建耐氧性光氧化還原催化驅(qū)動的一氧化氮遞送體系。

近期，胡進明課題組與劉世勇教授課題組和肖石燕課題組開展合作，報道了一種耐氧型光氧化還原催化調(diào)控NO釋放的策略，并成功用于細菌感染治療。以紫外光吸收N,N′-二亞硝基-1,4-苯二胺類光響應(yīng)NO釋放分子 (BNN-NO2和BNN) 作為研究對象；研究表明，BNN-NO2和BNN在可見光 (500 nm) 輻照下被光催化劑三(2-苯基吡啶)合銥 (fac-Ir(ppy)3) 激活并釋放NO。有趣的是，NO釋放后BNN-NO2和BNN可自發(fā)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醌二亞胺 (QDI) 結(jié)構(gòu)，原位清除產(chǎn)生的活性氧 (ROS)，實現(xiàn)了獨特的氧氣耐受性能。雖然光氧化還原催化已廣泛用于有機合成中，但在生理環(huán)境下利用光氧化還原催化反應(yīng)激活生物活性分子仍然面臨巨大挑戰(zhàn)——由于生理環(huán)境的復(fù)雜性，光氧化還原催化反應(yīng)往往受到周圍生物分子的影響 (如氧氣會嚴重淬滅光催化劑的激發(fā)態(tài))。

圖2、光氧化還原催化觸發(fā)一氧化氮釋放實現(xiàn)細胞膜超極化和菌膜滲透性增強，有效殺滅耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (MRSA)。

研究人員通過共聚將BNN-NO2或BNN引入兩親性嵌段聚合物中，負載光催化劑fac-Ir(ppy)3后可得到均勻膠束納米粒子。在可見光輻照下，在無需額外添加氧氣清除劑的條件下成功實現(xiàn)了NO的觸發(fā)釋放，同時伴隨著水中溶解氧含量的自發(fā)下降。體外抗菌實驗結(jié)果表明：該NO釋放膠束可使細菌膜電位超極化并增加細菌膜滲透性從而達到殺滅細菌的效果。在小鼠全皮層細菌感染創(chuàng)傷模型中，光氧化還原催化觸發(fā)NO釋放可有效治療耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (MRSA) 傷口感染并促進傷口愈合。本工作為探索光氧化還原催化的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了有益參考，其獨特的氧氣耐受性有效避免了生理環(huán)境下氧對光氧化還原催化的不利影響。

上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部重點研發(fā)計劃和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)培育基金等資助。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202204526 (Hot Paper)

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202112782 (Hot Paper)

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202107155

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202104024 (Hot Paper)

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202010009 (VIP)