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近日，廣東藥科大學(xué)醫(yī)藥化工學(xué)院徐麗副教授課題組在手性氨基酸碳點(diǎn)抗菌方面研究取得重要進(jìn)展，研究成果以“D-cysteine-Derived Carbon Dots for Selective Discrimination, Imaging, and Synergistic Elimination of Gram-Positive Bacteria and Fungi”為題發(fā)表在國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》（影響因子19.0）上。該論文的第一署名單位為廣東藥科大學(xué)。我校碩士研究生宋文竹為該論文第一作者，徐麗副教授為通訊作者。此外，該課題組在基于鳥苷碳點(diǎn)應(yīng)用于死亡微生物的成像以及協(xié)同廣譜抗菌治療的相關(guān)研究成果發(fā)表于中科院一區(qū)TOP期刊《Chemical Engineering Journal》（IF：15.1）上。

細(xì)菌和真菌感染對人類健康構(gòu)成了重大威脅。由于抗生素的濫用，多重耐藥的細(xì)菌和真菌已經(jīng)出現(xiàn)，并表現(xiàn)出對多種抗生素的耐藥性。手性納米材料因其獨(dú)特的手性特性和納米尺度優(yōu)勢，在抗菌領(lǐng)域顯示出顯著的應(yīng)用潛力。這些材料主要由氨基酸、多糖等生物源分子合成，其表面的手性官能團(tuán)可以特異性作用于微生物的細(xì)胞壁或膜結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高度選擇性的抗菌效果，從而減少對人體有益菌群的影響，最小化對抗生素的依賴及減少耐藥性風(fēng)險(xiǎn)。手性納米材料通過破壞微生物細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)完整性、干擾細(xì)胞內(nèi)代謝路徑、或通過產(chǎn)生活性氧物種引發(fā)微生物細(xì)胞死亡等多種機(jī)制發(fā)揮其抗菌作用。此外，某些手性納米材料在光照下能產(chǎn)生熱量或活性氧，通過光熱療法或光動(dòng)力療法來增強(qiáng)抗菌效果。碳點(diǎn)（CDs）作為一類近年來因其卓越性能而受到廣泛關(guān)注的納米材料，其中手性碳點(diǎn)通過引入手性中心，增加了與生物分子的立體特異性相互作用，這在對映體選擇性至關(guān)重要的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中尤為有利。

D-半胱氨酸（D-Cys），作為L-Cys的對映體，雖具備一定的抗菌能力，但須在高濃度下才能展現(xiàn)出有效的殺菌效果。因此，該研究團(tuán)隊(duì)采用具有抗菌特性的半胱氨酸作為碳源，成功開發(fā)了高效的抗菌手性碳點(diǎn)（D-和L-CDs）。這些碳點(diǎn)保留了其原有的手性結(jié)構(gòu)，并能區(qū)分革蘭氏陽性細(xì)菌、真菌和革蘭氏陰性細(xì)菌。在與L-CDs的比較中，D-CDs對金黃色葡萄球菌和白色念珠菌顯示出更強(qiáng)的熒光反應(yīng)，證明了其顯著的手性效應(yīng)。此外，D-CDs在體外對革蘭氏陽性細(xì)菌和真菌表現(xiàn)出更佳的抗菌效果，凸顯了手性在增強(qiáng)抗菌性能中的關(guān)鍵作用。在雙模式光照下，D-CDs在體外和體內(nèi)均展示了增強(qiáng)的抗菌活性，這一效果歸因于光動(dòng)力和光熱療法的協(xié)同作用。這種協(xié)同效應(yīng)促進(jìn)了感染小鼠模型傷口的愈合。因此，D-CDs作為手性納米材料，在抗菌領(lǐng)域具有重要潛力，為替代傳統(tǒng)抗生素的抗感染治療提供了一種新方案（圖1）。

圖1 手性碳點(diǎn)的制備及其選擇性成像、協(xié)同抗菌過程示意圖

原文鏈接：

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202402761

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724016097?via%3Dihub