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【Adv. Mater.】大幅度超越万古霉素，新型纳米簇光敏剂对MRSA的抗菌效率达到了 97.6% ​

简介 ​

本文通过自组装形成的类型 I 光敏剂纳米簇（C 3 TH）展现了卓越的抗菌光动力疗效。该纳米簇通过独特的电离反应生成高效光生自由基，展示了显著的抗菌能力，特别在体内应用中表现优异。

摘要 ​

抗菌光动力疗法（aPDT）由于其选择性杀灭细菌的特点备受关注。本文开发了一种通过自组装形成的类型 I 光敏剂纳米簇（C 3 TH），实现了高效的光诱导电子转移。该纳米簇在极低剂量下对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抗菌效率达到了 97.6%，大大超越了商业抗生素万古霉素。此研究成果为新型类型 I 光敏剂的设计提供了新策略。

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研究结果与讨论 ​

设计与表征 ​

  • 纳米簇设计与表征：C 3 TH 纳米簇通过自组装形成，分子动力学模拟显示其具有独特的交叉排列，有助于缩短分子间距离并抑制分子间电子振动耦合。

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  • 光谱特性及反应活性氧生产：C 3 TH 纳米簇展现了显著的双吸收峰和光致发光蓝移，表明分子间电子振动耦合减弱。此外，C 3 TH 纳米簇显著增加了羟基自由基的生成（比 C 3 T 纳米簇增加 74%），而单线态氧的生成则减少了 42%。
  • 电化学与光敏化通道：电化学分析和光敏化通道研究显示，C 3 TH 纳米簇具有更高的氧化电位，有助于在低氧条件下生成内源性氧，增强了其在缺氧环境中的抗菌能力。

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  • 激发态动力学：飞秒瞬态吸收（fs-TA）和光谱电化学分析显示，C 3 TH 纳米簇通过自动电离反应生成 PS+· 和 PS-·，大大提高了类型 I ROS 的生产效率。

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主要研究成果 ​

  • 自组装 C 3 TH 纳米簇简化了光敏剂系统，具有优异的水溶性和生物相容性。
  • C 3 TH 纳米簇在极低剂量下对 MRSA 的抗菌效率达到了 97.6%，显著优于传统抗生素万古霉素（提高 8.8 倍）。

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  • 在体外和体内抗菌实验中，C 3 TH 纳米簇展示了卓越的抗菌效果，并显著加速了感染伤口的愈合。

进一步讨论 ​

  • 光敏剂纳米簇的设计与表征：C 3 TH 纳米簇通过自组装形成，分子动力学模拟显示其具有独特的交叉排列，有助于缩短分子间距离并抑制分子间电子振动耦合。
  • 光谱特性与反应活性氧生产：C 3 TH 纳米簇展现了显著的双吸收峰和光致发光蓝移，表明分子间电子振动耦合减弱。此外，C 3 TH 纳米簇显著增加了羟基自由基的生成（比 C 3 T 纳米簇增加 74%），而单线态氧的生成则减少了 42%。
  • 电化学与光敏化通道：电化学分析和光敏化通道研究显示，C 3 TH 纳米簇具有更高的氧化电位，有助于在低氧条件下生成内源性氧，增强了其在缺氧环境中的抗菌能力。
  • 激发态动力学：飞秒瞬态吸收（fs-TA）和光谱电化学分析显示，C 3 TH 纳米簇通过自动电离反应生成 PS+· 和 PS-·，大大提高了类型 I ROS 的生产效率。

结论 ​

C 3 TH 纳米簇通过独特的交叉排列，实现了高效的光生自由基生成，具有卓越的抗菌光动力疗效。在低剂量下，其抗菌效果显著优于传统抗生素，且在缺氧环境中表现出强大的抗菌能力。此项研究为新型类型 I 光敏剂的开发提供了新设计策略，具有广泛的临床应用前景。

参考文献 ​

He, P.; Jia, M.; Yang, L.; Zhang, H.; Chen, R.; Yao, W.; Pan, Y.; Fan, Q.; Hu, W.; Huang, W. Zwitterionic Photosensitizer‐Assembled Nanocluster Produces Efficient Photogenerated Radicals via Autoionization for Superior Antibacterial Photodynamic Therapy. Advanced Materials 2025, 2418978. https://doi.org/10.1002/adma.202418978.