近期，華東理工大學(xué)費(fèi)林加諾貝爾科學(xué)家聯(lián)合研究中心賀曉鵬教授課題組在分子組裝材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域取得階段性研究進(jìn)展，相關(guān)成果連續(xù)發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》與《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》。
臨床上多重耐藥菌（超級(jí)細(xì)菌）的頑固性感染已成為威脅醫(yī)院ICU病患生命安危的首要因素之一，然而傳統(tǒng)抗生素的研發(fā)過程卻大大滯后于細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生，于是如何發(fā)展高效、新穎的非抗生素型抑菌策略成為了全球生物醫(yī)藥從業(yè)者所面臨的重大挑戰(zhàn)性難題?；谏鲜鲫P(guān)鍵臨床問題，研究人員通過分子自組裝技術(shù)，發(fā)展了1）基于結(jié)構(gòu)可控新材料的分子自組裝靶向抑菌材料，及2）基于環(huán)糊精的自組裝抗菌肽微球，實(shí)現(xiàn)了多種革蘭氏陽(yáng)性與革蘭氏陰性超級(jí)細(xì)菌的體外與在體殺滅。
基于前期糖基二維自組裝材料構(gòu)建及其光動(dòng)力學(xué)與光熱雙模式抗綠膿桿菌的工作基礎(chǔ)（Adv. Funct. Mater.2019, 29, 1806986），研究團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)麥亦勇教授合作，合成了結(jié)構(gòu)可控的石墨烯納米帶材料，驗(yàn)證了其優(yōu)異的光熱性能（Angew. Chem. Int. Ed.2018, 57, 3366），并進(jìn)一步與韓國(guó)梨花女子大學(xué)Juyoung Yoon教授合作，合成了陽(yáng)離子型卟啉衍生物，通過靜電、π-π堆疊等非共價(jià)相互作用，構(gòu)建了石墨烯納米帶/卟啉復(fù)合材料，通過一系列體外與在體實(shí)驗(yàn)證明，該材料可經(jīng)由電荷吸引結(jié)合到細(xì)菌表面，進(jìn)而通過光誘導(dǎo)納米帶的光熱性能與卟啉光動(dòng)力學(xué)性能，協(xié)同抑制一系列革蘭氏陽(yáng)性與革蘭氏陰耐藥菌的生長(zhǎng)，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了小鼠表皮感染超級(jí)細(xì)菌的高效清除，其性能優(yōu)于臨床常規(guī)抗生素藥物（下圖）。上述工作為臨床超級(jí)細(xì)菌感染提供了一類非抗生素型抗菌材料，相關(guān)成果發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.2020, DOI: 10.1002/anie.201913506）。
近年來抗菌肽的發(fā)展得到了生物醫(yī)藥行業(yè)的廣泛關(guān)注，然而生物活性多肽化合物一般具有膜透性與體內(nèi)穩(wěn)定性不佳的缺陷，基于上述問題，研究團(tuán)隊(duì)與法國(guó)卡尚高等師范學(xué)校Juan Xie教授、美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Jonathan Sessler教授合作，合成了吡喃腈衍生物修飾的環(huán)糊精與萘溴/熒光素雙修飾的抗菌肽，利用萘溴與環(huán)糊精的主客體自組裝和隨后發(fā)生的雙親性自組裝，構(gòu)建了熒光激活型抗菌肽微球。相比未組裝的抗菌肽，所構(gòu)建的多肽微球可實(shí)現(xiàn)金黃色葡萄球菌與大腸桿菌的增強(qiáng)熒光標(biāo)記，并表現(xiàn)出對(duì)兩種細(xì)菌更強(qiáng)的抑菌效果。此外，該策略還被證明適用于細(xì)胞凋亡與細(xì)胞有絲分裂的增強(qiáng)熒光標(biāo)記，從而驗(yàn)證此類形貌可控的多肽微球體系有利于細(xì)胞攝?。ㄏ聢D）。上述工作發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc.2020, DOI: 10.1021/jacs.9b11207）。
以上工作為對(duì)抗臨床超級(jí)細(xì)菌提供了新的化學(xué)策略。此外，研究團(tuán)隊(duì)與合作者受邀在《化學(xué)會(huì)綜述》（Chem. Soc. Rev.2020, DOI: 10.1039/c8cs00118a）和《先進(jìn)功能材料》（Adv. Funct. Mater.2020, 10.1002/adfm.201907906）發(fā)表靶向型分子探針與組裝材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用綜述，賀曉鵬教授還獲得了2020年度Thieme Chemistry Journals Award。上述研究工作得到了田禾院士的悉心指導(dǎo)，相關(guān)生物學(xué)與微生物學(xué)工作得到了中科院上海藥物研究所李佳研究員、臧奕研究員和上海交通大學(xué)陳代杰教授的指導(dǎo)與支持，研究工作主要由本校畢業(yè)研究生余智豪、矯金彪，青年教師胡習(xí)樂博士等協(xié)作完成，工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃、優(yōu)秀青年科學(xué)基金，上海市科技重大專項(xiàng)、上海市國(guó)際合作與交流項(xiàng)目、“111”引智計(jì)劃等資助。
