靶向激活型共轭聚电解质光动力抗菌疗法：基于大肠杆菌表面调控的1O2 原位增效机制

【编辑推荐】针对光动力抗菌疗法(PDAT)中光敏剂选择性不足与非特异性细胞毒性问题，研究者提出了一种基于阳离子共轭聚电解质(PFBT)的靶向激活策略。通过大肠杆菌(E. coli)表面负电荷诱导PFBT聚集态原位调控，实现单线态氧(1O2 )生成效率提升350%，在高效杀菌的同时保持对哺乳动物细胞低毒性，为开发精准光学疗法提供了新思路。

　　

细菌耐药性已成为全球公共卫生安全的重大威胁，传统抗生素开发周期长、成本高，促使人们探索新型抗菌策略。光动力抗菌疗法(Photodynamic Antimicrobial Therapy, PDAT)因其非侵入性、不易诱发耐药性等优势备受关注，但其核心挑战在于光敏剂对病原体与健康组织的区分能力不足。现有阳离子共轭聚电解质(Cationic Conjugated Polyelectrolytes, CPEs)虽能通过静电作用结合细菌，却因哺乳动物细胞表面同样带负电荷而缺乏特异性，导致治疗过程中产生非目标损伤。如何实现"仅在细菌存在时激活"的精准光动力效应，成为突破该领域瓶颈的关键科学问题。

河北大学的研究团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表的研究中，创新性地利用细菌与哺乳动物细胞表面特性的差异，设计出基于聚[9,9-双(6′-N,N,N-三甲基铵)己基]芴-co-苯并噻二唑(PFBT)的靶向激活系统。通过动态光散射(DLS)、单线态氧荧光探针(SOSG)等技术，证实大肠杆菌(E. coli)表面高密度负电荷可诱导PFBT发生特异性聚集态转变，使其单线态氧(1O₂
)产率提升3.5倍，而哺乳动物细胞仅引发微弱响应。这种"细菌触发-原位增效"机制实现了99%的杀菌率，同时哺乳细胞存活率保持在90%以上，在感染伤口模型中显著促进组织修复。

关键技术方法
研究采用动态光散射分析PFBT纳米颗粒的流体力学直径变化；通过单线态氧传感器绿色(SOSG)和2′,7′-二氯二氢荧光素二乙酸盐(DCFH-DA)定量检测活性氧水平；结合共聚焦显微镜观察PFBT在细菌与哺乳细胞表面的分布差异；建立小鼠伤口感染模型评估体内治疗效果。

主要研究结果

1. Assembly and aggregation regulation of PFBT on cell surfaces
   水溶性阳离子CPE材料PFBT在盐溶液中形成不稳定胶束，其疏水共轭主链易受电荷环境影响。与E. coli作用后，DLS显示粒径从120 nm增大至420 nm，zeta电位从+35 mV降至+15 mV，表明细菌表面高密度负电荷引发聚合物重排。

2. Selective 1O₂
   generation enhancement
   SOSG检测发现PFBT与E. coli结合后1O₂
   产量提升350%，而与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)作用仅增加20%。理论计算揭示细菌膜更强的静电驱动力使PFBT主链形成J-聚集，促进系间窜跃(Intersystem Crossing, ISC)过程。

3. In vivo therapeutic efficacy
   金黄色葡萄球菌感染的小鼠模型中，PFBT联合光照处理组3天内伤口愈合率达85%，显著高于对照组(45%)。组织切片显示治疗组炎症因子IL-6水平下降60%，且未观察到皮肤纤维化等光毒性损伤。

结论与意义
该研究首次提出"病原体表面特性触发光敏剂原位激活"的创新理念，通过巧妙利用E. coli与哺乳细胞在表面电荷密度、疏水性等方面的差异，实现了共轭聚电解质聚集态与光物理性质的精准调控。相较于传统PDAT中持续活化的光敏剂，这种靶向激活策略将治疗特异性提高到新维度——只有当光敏剂结合特定病原体时才产生足量杀伤性ROS，从根本上规避了脱靶效应。研究不仅为抗耐药菌感染提供了新型光学治疗材料，更开创了"生物微环境响应型智能光敏剂"的设计范式，对肿瘤靶向光动力治疗等领域的材料开发具有重要启示意义。