近红外触发自供氧纳米平台：光动力/光热协同治疗牙周炎细菌的创新策略

本研究开发了一种基于上转换纳米颗粒（UCNPs）和蓝细菌的复合纳米平台（Cyan@UCNPs/Ce6），通过近红外（NIR）光激发实现深组织穿透，同时利用蓝细菌的光合作用产氧特性克服缺氧微环境限制，并协同非光化学淬灭（NPQ）机制产生光热效应，显著增强对牙周炎相关细菌（如具核梭杆菌和牙龈卟啉单胞菌）的抗菌光动力疗法（aPDT）和光热疗法（PTT）效果，为深部细菌感染治疗提供了新策略。

　　

Highlight

本研究创新性地构建了一种多功能自供氧纳米平台Cyan@UCNPs/Ce6，通过近红外（NIR）光触发上转换发光，同步实现蓝细菌光合产氧和光敏剂Ce6激活，有效克服牙周袋缺氧环境及可见光穿透深度不足的双重限制，并利用非光化学淬灭（NPQ）机制产生协同光热效应，显著提升对牙周炎致病菌的杀菌效率。

Materials

实验所用稀土醋酸盐（如Er(CH₃COO)₃·4H₂O、Tm(CH₃COO)₃·4H₂O等）购自瑞科稀土冶金与功能材料国家工程研究中心，油酸（OA）、十八烯（ODE）等有机溶剂购自麦克林生化科技有限公司，氰细菌（Synechococcus elongatus）菌株由中国科学院淡水藻种库提供，所有试剂均按标准 protocols 纯化处理。

Preparation and characterization of Cyan@UCNPs/Ce6

我们选用光合氰细菌Synechococcus elongatus作为生物载体，其胞内光合作用可高效生成氧气。通过将两种上转换纳米颗粒（UCNPs）——发射蓝光的NaYF₄:Yb³⁺,0.2 mol%Tm³⁺和发射红光的NaErF₄:0.5 mol%Tm³⁺@NaYF₄:20 mol%Yb³⁺——与光敏剂Ce6共同负载于氰细菌表面，构建了Cyan@UCNPs/Ce6纳米平台。该平台在980 nm NIR光激发下，蓝光促进氰细菌光合产氧，红光激活Ce6产生活性氧（ROS），同时NPQ机制将多余光能转化为热能，实现aPDT/PTT协同杀菌。

Conclusions

本研究开发的氰细菌光动力纳米平台通过调控两种UCNPs的负载比例，成功构建了兼具自供氧能力和光热转换功能的协同治疗体系。在NIR照射下，该平台显著提升了对牙周炎致病菌的杀菌效果，同时展现出优异的生物相容性和组织渗透性，为深部细菌感染治疗提供了微生物纳米医学新范式。