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天津工業(yè)大學(xué)林佳弘特聘教授/李婷婷副教授課題組《Chem. Eng. J》綜述：基于光動力療法的協(xié)同抗菌策略 - 進(jìn)展與展望
2022-09-03  來源：高分子科技
  進(jìn)入21世紀(jì)以來，由新冠肺炎、SARS等致病微生物引起的公共衛(wèi)生事件頻繁發(fā)生，給人類帶來了極大的危害和恐慌。同時，各種工業(yè)材料、醫(yī)用生物材料、衛(wèi)生產(chǎn)品和食品在加工和使用過程中容易接觸并攜帶大量細(xì)菌、病毒和其他有害微生物，從而威脅人類健康。為應(yīng)對上述問題，抗菌光動力療法（APDT）作為一種非侵入性激發(fā)抗菌療法且不會導(dǎo)致細(xì)菌對光處理產(chǎn)生耐藥性被廣泛研究。APDT可單獨(dú)使用也可與其他治療方式組合使用，包括放射治療、化療和光熱療法（PTT）。然而，APDT策略仍需解決一些局限性問題，如短波長光對生物組織的穿透較弱和活性氧（ROS）較短釋放距離和壽命等問題。因此，需要一系列合理的協(xié)同方法和策略來改進(jìn)APDT的應(yīng)用。天津工業(yè)大學(xué)李婷婷副教授與臺灣逢甲大學(xué)林佳弘特聘教授、亞洲大學(xué)樓靜文特聘教授合作，基于前期對日光驅(qū)動光敏抗菌熔噴膜的研究(J. Clean. Prod 2021. 26395)，以及對日光驅(qū)動串珠型可重復(fù)抗菌醫(yī)用熔噴電紡微納米纖維過濾復(fù)合膜的研究(Chem. Eng. J 2021. 130007)。團(tuán)隊綜述了基于光動力療法的協(xié)同抗菌策略的進(jìn)展與展望，綜述內(nèi)容以“Synergistic antibacterial strategy based on photodynamic therapy: Progress and perspectives”為題發(fā)表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。



  近年來，大量研究報告了對天然抗菌化合物的研究。然而，天然抗菌化合物的低抗菌活性限制了其替代抗生素的實(shí)際應(yīng)用。一些天然抗菌化合物通常也僅對特定的細(xì)菌菌株有效，功效有限，成本高。除此之外，一系列生化試劑已被廣泛用于抗菌應(yīng)用。其中，金屬離子及其各種作用形式表現(xiàn)出有效的殺菌性能；然而，它們對某些哺乳動物細(xì)胞具有嚴(yán)重的毒性作用，從而限制了它們在活生物體中的進(jìn)一步應(yīng)用。抗菌肽是一種新型高效抗菌劑，其合成難度很大。季銨化合物具有很高的抗菌效果和易于應(yīng)用，但長期使用后也有誘發(fā)細(xì)菌耐藥性的風(fēng)險。


  新興的APDT使用光源激活病變中富集的光敏劑（PSs），并產(chǎn)生ROS，最終殺死目標(biāo)細(xì)菌。隨著生物材料和納米醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，小分子PSs的納米功能化優(yōu)化了其生物相容性和生物安全性，顯著提高了量子產(chǎn)率和焦位富集，這在抗菌治療中的臨床應(yīng)用前景廣闊。然而，仍需解決APDT策略的一些局限性，如短波長光對生物組織的滲透較弱；光響應(yīng)納米顆粒（NPs）從作用部位脫落的趨勢，以及ROS的短釋放距離和壽命。因此，需要一系列合理的協(xié)同方法和策略來改進(jìn)APDT的應(yīng)用。


 圖1（a）APDT機(jī)制示意圖。（b）APDT協(xié)同策略矩陣的分類與功能


  開發(fā)新的抗菌材料和協(xié)同方法是提高抗菌光動力療法的有效性和應(yīng)用優(yōu)勢的當(dāng)務(wù)之急。因此，本文綜述了光動力抗菌協(xié)同策略的研究進(jìn)展。通過實(shí)例介紹了基于納米材料的光動力抗菌協(xié)同策略的性能、設(shè)計和獨(dú)特的抗菌機(jī)理（圖1）。總結(jié)了光動力抗菌協(xié)同策略包括抗菌材料、抗菌原理、協(xié)同模式和抗菌應(yīng)用的最新進(jìn)展。最后，光動力抗菌協(xié)同策略有助于抗菌領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，并最終有益于公共健康。綜述的第一作者為天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院胡獻(xiàn)進(jìn)博士，天津工業(yè)大學(xué)李婷婷副教授和張淑杰副教授以及臺灣亞洲大學(xué)樓靜文特聘教授為綜述論文的通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金和天津市自然科學(xué)基金的支持。


  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138129

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