基于噻吩共轭聚合物的光催化协同灭活MRSA研究：羧基捕获与多通路调控机制

《Journal of Hazardous Materials》：Application of a Thiophene-Based Conjugated Polymer in the Photocatalytic Eradication of Multidrug-Resistant Bacteria: Synergistic Inactivation of MRSA via Carboxyl Capture and Multi-Pathway Regulation

本文设计合成了一种噻吩共轭聚合物（YQ），通过"分子共轭-光催化-组学分析"三位一体策略，实现了对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的高效灭活。该研究通过羧基调控分子内建电场，在可见光下产生活性氧（ROS）破坏细菌膜结构，并结合转录组学揭示了YQ通过干扰三羧酸循环（TCA）、ABC转运蛋白防御系统和支链氨基酸修复途径，诱导细菌陷入"能量耗竭-防御崩溃-修复瘫痪"的死亡循环。该工作为有机聚合物光催化抗菌剂的应用提供了理论依据。

　　

Highlight

实验方法

通过Stille偶联反应，使用1,2-双(5-三甲基锡噻吩-2-基)乙炔（IN1861）和2,5-二溴-3-羧基噻吩（2,5-DBTCA）合成了聚噻吩共轭聚合物5-甲基-5'-((5-甲基噻吩-2-基)乙烯基)-[2,2'-联噻吩]-4-羧酸（YQ）。制备方法如下：将1,2-双(5-三甲基锡噻吩-2-基)乙炔（141.68 mg）、2,5-二溴-3-羧基噻吩（78.52 mg）、四(三苯基膦)钯（31.74 mg）置于无水无氧甲苯（40 mL）中反应。

理化性质表征

聚合物YQ的合成路线如图1a所示。YQ的宏观状态如图S1所示。由于其结构稳定，即使长期储存也不会变质。通过扫描电子显微镜（SEM）评估聚合物形态。图1b和1c中的SEM图像显示YQ是无定形的，并且表面粗糙。这种形态有助于增加比表面积，提供更多的活性位点和反应通道以促进光催化反应。

结论

我们设计并成功合成了一种噻吩共轭有机聚合物光催化剂（YQ）。在0.2 mg/mL的浓度下，YQ在光照2小时后可以杀死10⁷ CFU/mL的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），在可见光、太阳光和LED光下均表现出高水平的抗菌性能。YQ的抗菌机制是通过光激发产生羟基自由基等活性氧（ROS）来破坏细菌细胞膜，导致细胞内容物泄漏和细菌死亡。转录组学分析进一步揭示，YQ通过干扰细菌的能量代谢（三羧酸循环，TCA）、防御系统（ABC转运蛋白）和修复机制（支链氨基酸通路），将细菌推向死亡。此外，体内实验证实YQ具有良好的生物相容性，并能有效促进细菌感染伤口的愈合。这项研究为有机抗菌材料的设计和应用提供了新的见解。