提高对抗菌素耐药性疾病的关注

 
光热疗法(PTT)是一种针对诸如抗菌素耐药性感染和癌症等疾病的治疗方法，但是尽管进行了十多年的研究，科学家仍未能找到在该过程中使用的安全有效的化学试剂。现在，一组研究人员设计了一种新型的有机化合物，可用作有效的治疗剂。
最近在《 Angewandte Chemie》杂志上发表的一个由Molecular Foundry研究人员领导的科学家团队证明，他们的新材料，一种共轭聚电解质(CPE)，可以在红外线下5分钟内使细菌菌落数减少95%。辐射。这一发现标志着在PTT中使用CPE作为活性剂的第一个例子。
有机聚合物是通过将许多重复的亚基(如串珠)连接在一起而制成的。如果那些亚基包含离子基团，则该聚合物称为聚电解质，在这些亚基通过交替的单键和双键完全连接的情况下，它们称为共轭聚电解质。它们的独特性能，例如水溶性，电导率和光吸收性，已使其广泛用于光电，传感和成像应用中。但是以前，CPE尚未被用作光热治疗剂，因为能够吸收近红外(NIR)范围内的光的离子聚合物非常稀少，而这正是PTT最需要的。
代工厂的有机和高分子纳米结构设施的负责人刘毅带领的研究小组正在研究一种制造用于有机电化学晶体管(OECT)的CPE的方法。他们假设将离子(或带电)基团直接连接到共轭聚合物主链上会产生有效的OECT活性物质，但发现它们的物质可能还有其他用途。
Liu说：“我们开发了一种从离子型氮杂喹啉甲烷(iAQM)构件合成CPE的方法，以使它携带电荷并具有这种聚合物中观察到的最低带隙之一。” “我们最初并不打算制造一种可用于光热疗法的材料，但发现我们制造的离子聚合物也能强烈吸收近红外光。”
光热疗法依靠使用吸收光并以热能消散能量的活性化学试剂。金纳米颗粒和碳同素异形体已被广泛地用作PTT中的活性剂，但它们均缺乏任何已知的代谢分解途径，并且可能长时间对人体有害。有机分子(如CPEs)是一种有前途的替代方法，因为它们在治疗后更容易被人体代谢。
Liu说：“以前的CPE很少被证明具有很高的光热转换效率。” “我们新设计的iAQM基序本质上是离子型的，一旦结合到聚合物中，便会产生具有正确吸收特性的CPE，以实现有效的光热转化。CPE中的电荷使它们更溶于极性溶剂，因此在生物学上更具相关性，因为它可以适合结合特定的蛋白质或细胞。”
研究人员使用伯克利实验室高级光源的X射线来确定合成聚合物的结构，从而使他们能够了解分子结构如何影响聚合物性能。
研究人员还在金黄色葡萄球菌的培养物中测试了他们的聚合物，金黄色葡萄球菌是一种与抗生素抗药性细菌感染有关的模型系统，发现用iAQM聚合物处理的培养物随后被808 nm的光照射导致细菌减少了95%。菌落计数，相比之下，仅用聚合物处理的菌落计数为30%，仅经辐照的菌落计数为10%。
结果表明，研究人员的制备CPE的方法是一种制备具有有用特性的功能性离子有机半导体的有前途的方法，特别是基于iAQM的CPE是有效的光热抗菌剂。