近期，華東理工大學費林加諾貝爾科學家聯(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)學應用領域取得階段性研究進展，相關成果連續(xù)發(fā)表于《美國化學會志》與《德國應用化學》。
臨床上多重耐藥菌（超級細菌）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。基于上述關鍵臨床問題，研究人員通過分子自組裝技術，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，實現(xiàn)了多種革蘭氏陽性與革蘭氏陰性超級細菌的體外與在體殺滅。
基于前期糖基二維自組裝材料構(gòu)建及其光動力學與光熱雙模式抗綠膿桿菌的工作基礎（Adv. Funct. Mater.2019, 29, 1806986），研究團隊與上海交通大學麥亦勇教授合作，合成了結(jié)構(gòu)可控的石墨烯納米帶材料，驗證了其優(yōu)異的光熱性能（Angew. Chem. Int. Ed.2018, 57, 3366），并進一步與韓國梨花女子大學Juyoung Yoon教授合作，合成了陽離子型卟啉衍生物，通過靜電、π-π堆疊等非共價相互作用，構(gòu)建了石墨烯納米帶/卟啉復合材料，通過一系列體外與在體實驗證明，該材料可經(jīng)由電荷吸引結(jié)合到細菌表面，進而通過光誘導納米帶的光熱性能與卟啉光動力學性能，協(xié)同抑制一系列革蘭氏陽性與革蘭氏陰耐藥菌的生長，并進一步實現(xiàn)了小鼠表皮感染超級細菌的高效清除，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細菌感染提供了一類非抗生素型抗菌材料，相關成果發(fā)表于《德國應用化學》（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，研究團隊與法國卡尚高等師范學校Juan Xie教授、美國德克薩斯大學奧斯汀分校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)建的多肽微球可實現(xiàn)金黃色葡萄球菌與大腸桿菌的增強熒光標記，并表現(xiàn)出對兩種細菌更強的抑菌效果。此外，該策略還被證明適用于細胞凋亡與細胞有絲分裂的增強熒光標記，從而驗證此類形貌可控的多肽微球體系有利于細胞攝取（下圖）。上述工作發(fā)表于《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc.2020, DOI: 10.1021/jacs.9b11207）。
以上工作為對抗臨床超級細菌提供了新的化學策略。此外，研究團隊與合作者受邀在《化學會綜述》（Chem. Soc. Rev.2020, DOI: 10.1039/c8cs00118a）和《先進功能材料》（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)學應用綜述，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，相關生物學與微生物學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陳代杰教授的指導與支持，研究工作主要由本校畢業(yè)研究生余智豪、矯金彪，青年教師胡習樂博士等協(xié)作完成，工作得到了國家自然科學基金重大研究計劃、優(yōu)秀青年科學基金，上海市科技重大專項、上海市國際合作與交流項目、“111”引智計劃等資助。
