今天给大家分享一篇最近发表在Angew. Chem. Int. Ed.上的文章，题为：Red Light-mediated Photoredox Catalysis Enables Self-reporting Nitric Oxide Release for Efficient Antibacterial Treatment。本文的通讯作者是来自中国科学技术大学的胡进明教授、肖石燕教授和刘世勇教授。

一氧化氮(NO)是一种气体信号分子，在许多生理和病理过程中都发挥着至关重要的作用，常被用作癌症与细菌感染炎症性疾病的治疗剂。然而，高浓度一氧化氮对于身体其他部位的正常细胞都具有一定的毒性，因此需要局部递送一氧化氮才能达到理想的治疗效果。

为此，研究人员们已经开发出了N-二氮烯二醇、S-亚硝基硫醇、硝酸盐化合物、呋喃、金属亚硝酰基等能够释放NO的分子(NORMs)。但是，许多 NORMs 会自发释放 NO，半衰期短、药代动力学不佳，阻碍了它们的生物医学应用。为了规避这个问题，选择性释放NO分子的开发受到了越来越广泛的关注。

其中，光激发作为一种非侵入型的精准调节手段，十分具有研究意义。然而，许多光响应性的NORMs只能对紫外(UV)或近紫外可见光做出反应，具有较低的穿透性和较高的光毒性。想要发展更长波段(600-950 nm)的光疗，研究人员通常会采用1) 引入具有红光或近红外光(NIR)吸收能力的发色团; 2) 使用上转换纳米粒子、双光子吸收技术等策略来实现。前者通常会使得 NO 负载含量与生物体液分散度降低，后者必须在超过正常组织光损伤阈值的高激发功率下运行。因此，开发出既具有高 NO 负载含量，又能在生物体液与正常光疗强度的环境下释放NO的体系还非常具有挑战性。

本文作者设计了一种基于香豆素的NO供体(CouN(NO))，可以在钯(II)四苯基四苯并卟啉(PdTPTBP)的催化下被红光(630或700 nm)激发，发出荧光并释放出NO，光解量子产率可达8%。进一步的，作者利用可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合，将连接了CouN(NO)和PdTPTBP的聚乙二醇(PEG)或半乳糖进行聚合，得到可释放NO的胶束(PEGNP和PalNP)(图1)。

这种材料在体外实验中显示出了优异的抗生物膜活性。本文作者选取了铜绿假单胞菌作为模型，这种细菌占医院感染的10-20%，且这种细菌形成的生物膜会使其对常规抗生素更具抗性，从而更难进行治疗。而本文的实验也证实了，尽管环丙沙星抗生素(Cip)的浓度达到(10 μg/mL)，依旧不能有效地根除细菌中的生物膜，而包载了环丙沙星的胶束(Cip@PGalNP)却能将生物膜质量降低96.7%，表现出了最优异的生物膜疏散能力(图2)。

在动物实验中，NO和Cip的红光触发共释放胶束(Cip@PGalNP+hv)在抗菌作用中发挥了关键作用，获得了最为理想的治疗效果(图3)。同时，这种胶束对正常哺乳细胞的伤害较小，具有较低的细胞毒性。

综上所述，作者通过PdTPTBP和香豆素衍生物(含亚硝胺)之间的光氧化还原催化，成功地实现了在红光照射下NO的局部递送。制备所得的NO释放胶束可以有效治疗皮肤脓肿模型中的细菌感染，并加速伤口愈合，为用于生物医学领域的新型光响应NO释放材料提供了更多的可能性。

作者: HYH    审校: LXY

DOI: 10.1002/anie.202107155

Link: https://doi.org/10.1002/anie.202107155