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综述:金属复合物介导的光动力抗菌疗法:消除耐药性感染微生物的新希望
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月20日 来源:Inorganic and Nuclear Chemistry Letters 2.7
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(编辑推荐)本综述系统阐述了金属复合物作为光敏剂(PS)在光动力疗法(PDT)中的抗菌应用,重点解析其通过I/II型反应产生活性氧(ROS·?/1O2)破坏细菌膜结构、克服耐药性的机制,涵盖铂/铜(II)/钌等复合物的协同效应及纳米材料增强策略,为后抗生素时代提供创新解决方案。
Abstract
光动力治疗(PDT)作为微创疗法,通过光敏剂(PS)在特定波长光激发下产生活性氧(ROS),选择性破坏靶细胞。尽管最初用于肿瘤治疗,PDT在耐药菌感染领域展现出显著潜力。金属复合物(如铂、铜II)因其独特电子结构成为高效PS,其介导的抗菌光动力疗法(aPDT)通过氧化应激破坏细菌膜并抑制酶活性,规避传统抗生素耐药机制。纳米材料协同PDT可提升温度敏感性,增强ROS杀伤效率,为临床转化提供新思路。
Introduction
PDT核心机制依赖光敏剂(如钌/锌双金属体系)经光激发产生ROS(包括1O2、O2·?和HO·),通过I型(电子转移)或II型(能量转移)途径攻击细菌膜蛋白/核酸。铜(I)溴化物复合物对革兰阴性菌(如大肠杆菌)的抑菌效果较氨苄西林提升百倍,其作用依赖于ROS介导的膜破坏。全球抗菌素耐药性(AMR)每年导致超127万人死亡,推动PDT成为应对MRSA、ESBL大肠杆菌等超级细菌的关键策略。
Type I and type II ROS pathways
I型反应中,光活化金属复合物(如锰乙酰丙酮阳离子)通过电子转移生成超氧化物自由基(O2·?);II型反应则通过能量转移产生单线态氧(1O2)。钌-15复合物在光照下可靶向清除细菌生物膜,其与氨苄西林联用对葡萄球菌呈现协同效应(FICI<0.5)。
Antibacterial applications
镓(III)盐(GaCl3)在铜绿假单胞菌肺部感染模型中显示强效抗生物膜活性。锌卟啉-钌复合物(Ru-12)经360 J/cm2光照30分钟可完全抑制鼠伤寒沙门氏菌生长,黑暗条件下则无毒性,凸显光控特异性。
Challenges and limitations
组织穿透深度与PS优化仍是临床瓶颈。银-氨苄西林复合物虽对金黄色葡萄球菌有效,但需解决金属离子潜在毒性问题。
Conclusion
金属复合物PDT通过多靶点氧化攻击和纳米协同策略,为耐药菌感染提供不可逆杀伤方案。未来需开发兼具深组织穿透(如近红外激活)与生物相容性的新型金属PS,推动这一绿色疗法进入临床实践。
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