广东药科大学徐丽课题组在AFM和CEJ发表碳点抗菌研究成果

导读

近日，广东药科大学医药化工学院徐丽副教授课题组在手性氨基酸碳点抗菌方面研究取得重要进展，研究成果以“D-cysteine-Derived Carbon Dots for Selective Discrimination, Imaging, and Synergistic Elimination of Gram-Positive Bacteria and Fungi”为题发表在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》（影响因子19.0）上。该论文的第一署名单位为广东药科大学。广东药科大学硕士研究生宋文竹为该论文第一作者，徐丽副教授为通讯作者。此外，该课题组在基于鸟苷碳点应用于死亡微生物的成像以及协同广谱抗菌治疗的相关研究成果发表于中科院一区TOP期刊《Chemical Engineering Journal》（IF：15.1）上。

细菌和真菌感染对人类健康构成了重大威胁。由于抗生素的滥用，多重耐药的细菌和真菌已经出现，并表现出对多种抗生素的耐药性。手性纳米材料因其独特的手性特性和纳米尺度优势，在抗菌领域显示出显著的应用潜力。这些材料主要由氨基酸、多糖等生物源分子合成，其表面的手性官能团可以特异性作用于微生物的细胞壁或膜结构，实现高度选择性的抗菌效果，从而减少对人体有益菌群的影响，最小化对抗生素的依赖及减少耐药性风险。手性纳米材料通过破坏微生物细胞膜的结构完整性、干扰细胞内代谢路径、或通过产生活性氧物种引发微生物细胞死亡等多种机制发挥其抗菌作用。此外，某些手性纳米材料在光照下能产生热量或活性氧，通过光热疗法或光动力疗法来增强抗菌效果。碳点（CDs）作为一类近年来因其卓越性能而受到广泛关注的纳米材料，其中手性碳点通过引入手性中心，增加了与生物分子的立体特异性相互作用，这在对映体选择性至关重要的生物医学应用中尤为有利。

图1 手性碳点的制备及其选择性成像、协同抗菌过程示意图

D-半胱氨酸（D-Cys），作为L-Cys的对映体，虽具备一定的抗菌能力，但须在高浓度下才能展现出有效的杀菌效果。因此，该研究团队采用具有抗菌特性的半胱氨酸作为碳源，成功开发了高效的抗菌手性碳点（D-和L-CDs）。这些碳点保留了其原有的手性结构，并能区分革兰氏阳性细菌、真菌和革兰氏阴性细菌。在与L-CDs的比较中，D-CDs对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌显示出更强的荧光反应，证明了其显著的手性效应。此外，D-CDs在体外对革兰氏阳性细菌和真菌表现出更佳的抗菌效果，凸显了手性在增强抗菌性能中的关键作用。在双模式光照下，D-CDs在体外和体内均展示了增强的抗菌活性，这一效果归因于光动力和光热疗法的协同作用。这种协同效应促进了感染小鼠模型伤口的愈合。因此，D-CDs作为手性纳米材料，在抗菌领域具有重要潜力，为替代传统抗生素的抗感染治疗提供了一种新方案（图1）。

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202402761

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724016097?via%3Dihub

来源：广东药科大学