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西工大黄维院士团队综述:光动力抗菌治疗研究进展
2019-09-05  来源:高分子科技

  由于抗生素的过度使用,近年来细菌耐药性问题日益严重,致使感染类疾病的死亡率不断增加。因此,迫切需要寻求可有效缓解耐药性问题的新药物和新手段。随着光学技术的进步和新型光敏剂的开发,光动力抗菌治疗(Photodynamic Antibacterial Therapy, PDAT)因其不易产生耐药性的优点而又重新回归人们的视野,且已成为耐药菌感染最具前景的治疗方式之一。

  近期,西北工业大学黄维院士团队贾庆岩副教授与李鹏教授撰写了题为“Rejuvenated Photodynamic Therapy for Bacterial Infections”的综述论文,总结了近年来国内外在光动力抗菌领域取得的重要进展,旨在梳理PDAT的发展现状,并为推动其发展提供一些信息。该论文发表在Wiley 出版集团旗下的学术刊物Advanced Healthcare Materials上(Adv. Healthcare Mater., 2019, 8, 1900608)。

图 1. 新型抗菌光敏剂和功能型PDAT体系分类

  该论文首先概述了PDAT的作用机制:PDAT主要采用适当波长的光源激发光敏剂分子以产生活性氧物种(ROS)来氧化破坏磷脂、酶、蛋白质和DNA等生物大分子,从而实现对病原微生物的有效灭活。在实际抗菌应用中,传统小分子光敏剂通常存在有水溶性差、易光漂白、选择性识别弱和治疗效果差等问题。针对上述问题,近年来国内外研究人员设计研发出一些新型抗菌光敏剂,可概括为四类:(1)芳香类有机小分子、(2)非自猝灭有机小分子、(3)共轭聚合物和(4)纳米光敏剂。这些新型抗菌光敏剂可通过优化在体内的输送来改善药物动力学、增加在病灶部位的渗透率和提高靶组织药物浓度等方式来实现高效杀菌,并减轻毒副反应和提高生物利用度,这些进展为PDAT在临床的应用提供了更高的可行性。

图 2. 光动力治疗抗菌作用机制

  在体抗菌治疗时,光源的组织穿透深度和感染部位的低氧微环境通常会降低PDAT的效果。针对这些问题,近年来研究人员报道了一些新型多功能/智能PDAT体系。例如,(1)为了改善外部光源在生物组织内的穿透深度问题,采用化学发光和电致化学发光等方法来实现光敏剂的激发;(2)基于感染部位的微环境(如:pH和温度),设计智能响应型递送系统来实现光敏剂抗菌药物的可控释放,进而提高治疗效果并降低生物毒性;(3)设计氧自富集的增强PDAT系统,改善感染部位乏氧微环境对PDAT的限制;(4)基于PDAT集成多种抗菌治疗模式的优势,实现“1+1>2”治疗效果。

  一个“完美”的PDAT体系不仅要有优异的抗菌效果,而且还要避免对患者产生严重的副作用。针对感染微环境乏氧、弱酸等主要特征,基于PDAT构建具有智能响应性能的抗菌药物或药物输送体系,不仅能够增强对感染的诊疗效果,更具有广阔的临床应用前景,为抗生素的有效替代提供了新思路。随着新型光敏剂和光学技术的发展,作者相信基于PDAT的创新型方法作为有效缓解耐药性问题的新药物和新手段将会引起科研工作者越来越多的关注,而且它将在未来为人类带来巨大的社会和经济价值。

  该论文的第一作者为西北工业大学柔性电子研究院贾庆岩副教授,通讯作者为黄维院士李鹏教授,论文得到国家重点研发计划(2018YFC1105402)、国家自然科学基金(21875189和21706222)、中央高校基本科研业务费(G2018KY0306)等基金的资助。

  论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.201900608

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(责任编辑:xu)
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