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发布日期:2022年5月25日
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在气体递质高分子材料领域

中国科大取得系列进展

本报讯  一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和硫化氢是生物体内源性气体递质,具有重要的生理/病理功能,也具有优异的抗炎和抗菌活性。鉴于气体递质在治疗心脑血管疾病和呼吸系统疾病方面的独特优势和明确疗效,发展气体递质药物受到广泛关注。不同于传统的固体和液体药物,气体递质不能通过口服、注射、透皮等方式给药;在生理条件下易代谢、半衰期极短,吸入给药后主要作用于肺部,难以到达其它病灶部位。

近期,胡进明课题组与刘世勇教授课题组、肖石燕课题组开展合作,报道一种耐氧型光氧化还原催化调控NO释放的策略,并成功用于细菌感染治疗。以紫外光吸收N,N′-二亚硝基-1,4-苯二胺类光响应NO释放分子(BNN-NO2和BNN)作为研究对象;研究表明,BNN-NO2和BNN在可见光(500 nm)辐照下被光催化剂三(2-苯基吡啶)合铱(fac-Ir(ppy)3)激活并释放NO。有趣的是,NO释放后BNN-NO2和BNN可自发转化为相应的醌二亚胺结构,原位清除产生的活性氧,实现了独特的氧气耐受性能。虽然光氧化还原催化已广泛用于有机合成中,但在生理环境下利用光氧化还原催化反应激活生物活性分子仍面临巨大挑战。

研究人员将BNN-NO2或BNN引入两亲性嵌段聚合物中,负载光催化剂fac-Ir(ppy)3后可得到均匀胶束纳米粒子。在可见光辐照下,在无需额外添加氧气清除剂的条件下成功实现了NO的触发释放,同时伴随着水中溶解氧含量的自发下降。体外抗菌实验结果表明:该NO释放胶束可使细菌膜电位超极化,并增加细菌膜渗透性从而达到杀灭细菌的效果。在小鼠全皮层细菌感染创伤模型中,光氧化还原催化触发NO释放可有效治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌伤口感染并促进伤口愈合。

本工作为探索光氧化还原催化的生物医学应用提供有益参考,其独特的氧气耐受性有效避免生理环境下氧对光氧化还原催化的不利影响。(化学与材料科学学院)