研究内容简介

Scheme1.ProbestructureandschematicillustrationofproposedstrategyofGram-positivebacteriadiagnosisandtherapybyinsituself-assemblyofAIEgen-peptideconjugate.抗生素滥用以及由此产生的细菌抗生素耐药是人类面临的重大公共卫生问题。对抗抗生素耐药，合理使用抗生素是关键。传统的细菌诊断方法操作复杂、耗时长、特异性差，新型诊断试剂研发是对抗抗生素耐药重要手段和措施。自组装肽近年来在生物工程、药物输送、疾病治疗等研究领域发挥着越来越重要的作用。体外预组装的纳米材料由于其本身的纳米尺度，体内应用时无法避免纳米材料易于被巨噬系统吞噬而造成的生物利用度降低、肝脾毒副作用等问题。最近几年，研究者开始构筑在活细胞内以及动物体内特殊刺激下响应的原位自组装（InSituSelf-Assembly）短肽材料，通过精细调控短肽结构和组装策略实现生物功能，为肿瘤等多种重大疾病的诊疗提供了新的研究思路。与传统荧光分子相比，聚集诱导发光分子（AIEgens）可以在聚集时开启荧光，基于AIEgens的探针和纳米Dots展示了实时、长效监测的特点和兼顾成像和治疗的多重功能，被广泛应用于生物医学领域。受AIEgens独特的荧光开启特性和基于多肽的体内自组装所提供的高效组织选择性启发，课题组设计合成了一组AIEgen-肽探针，通过探针在革兰氏阳性细菌表面原位自组装实现细菌感染的敏感检测，并通过光动力杀伤治疗细菌感染（Scheme1）。以N3-DFDFDYDEnGDK作为自组装因子，将万古霉素共价修饰到K侧链上，再通过click反应将AIEgen（TPE-Py）连接到自组装肽上，合成了AIEgen-peptide-Van，该分子具有良好的组装能力、自组装诱导发光性能和优越的ROS产生能力（Figure1）。在体外研究中，AIEgen-peptide-Van实现了革兰氏阳性细菌的高特异性和高灵敏性靶向诊断（Figure2）。在体内研究中，该探针可以快速、精准地检测金黄色葡萄球菌引起的小鼠肌炎（Figure3）。经两次光动力治疗后，第四天探针治疗组的小鼠炎症抑制率为98.2%（Figure4）。其优异的诊疗功能和良好的体内外生物相容性表明，此类探针分子在细菌感染的可视化治疗和诊疗一体化中具有潜在的应用价值。Figure1.CharacterizationofE-probe.(a)UV–visabsorptionspectraofAIEgenandE-probeinwater.(b)CriticalassemblyconcentrationofE-probe.(c)PLspectraofE-probe(2μM)atdifferentratiosofself-assemblingpeptide(Nap-GDFDFG)inPBSbuffer(λex=nm).(d)1O2detectionofE-probe(10μM)underlightirradiation(mWcm-2)byabsorptionspectraof9,10-Anthracenediyl-bis(methylene)dimalonicacid(ABDA).(e)SuperoxidedetectionofE-probe(10μM)underirradiation(mWcm-2)byfluorescencespectraofdihydroethidium(λex=nm).(f)Relative1O2generationofE-probeat5μM(percentageofdecreaseofabsofABDAatnm)withdifferentratiosofself-assemblingpeptide(Nap-GDFDFG)inPBSbuffer.Figure2.InvitrobacteriaimagingofE-probe.(a)PLspectraofE-probe,andE.coli,MRSA,S.aureusXen36stainedwithE-probeattheconcentrationof2mMfor0.5hinPBSbuffer.Excitationwavelength:nm;Concentrationofbacteria:CFUmL-1.(b)DetectionsensitivityofE-probetoS.aureusXen36.(c)ConfocalimagesofE.coli,MRSAandS.aureusXen36(2×CFUmL-1incubatedwithE-probeattheconcentrationof2μMfor0.5h.Insertions:10×enlargedAIEfluorescenceofE-probetreatedbacteria,Red:E-Probe,Blue:DAPI.(d)TEMimagesofnanoaggregatesonthebacterialsurfaceafter0.5hofincubationwithsolutionsofE-probeinPBSbufferattheconcentrationof2μM.Figure3.Invivodiagnosisbyfluorescenceimaging.(a)Time-dependentinvivofluorescenceimagesofbacteria-bearingmicepretreatedwiththeAIEgenandE-probeattheconcentrationof20μMbyi.v.injection.(b)Theaveragefluorescenceintensityofinfectedskinin(a)atdifferentstimepoints.(c)ExvivofluorescenceimagesofmainorgansandinfectedskinofAIEgenandE-probetreatedS.aureusXen36-infectedmiceat2hpostinjection(1:heart;2:liver;3:spleen;4:lung;5:kidney;6:infectedskin).Figure4.Invivobacterialinfectioninhibitionbyi.v.injectionofPBS,van

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