一氧化氮 (NO)、一氧化碳 (CO) 和硫化氢 (H2S) 是生物体内源性气体递质 (Gasotransmitter)，具有重要的生理/病理功能，同时也具有优异的抗炎和抗菌活性。鉴于气体递质在治疗心脑血管疾病 (人类死亡的“头号杀手”) 和呼吸系统疾病 (如当前全球爆发的新冠肺炎) 方面的独特优势和明确疗效，发展气体递质药物受到了广泛关注。不同于传统的固体和液体药物，气体递质不能通过口服、注射、透皮等方式给药；在生理条件下易代谢、半衰期极短，吸入给药后主要作用于肺部，难以到达其它病灶部位。针对上述问题，中国科学技术大学化学与材料科学学院胡进明课题组在气体递质的可控递送方面开展了系列工作，初步探索了气体递质高分子材料在治疗炎症和感染类疾病方面的潜在应用。
一氧化氮
图1、构建耐氧性光氧化还原催化驱动的一氧化氮递送体系。 近期，胡进明课题组与刘世勇教授课题组和肖石燕课题组开展合作，报道了一种耐氧型光氧化还原催化调控NO释放的策略，并成功用于细菌感染治疗。以紫外光吸收N,N′-二亚硝基-1,4-苯二胺类光响应NO释放分子 (BNN-NO2和BNN) 作为研究对象；研究表明，BNN-NO2和BNN在可见光 (500 nm) 辐照下被光催化剂三(2-苯基吡啶)合铱 (fac-Ir(ppy)3) 激活并释放NO。有趣的是，NO释放后BNN-NO2和BNN可自发转化为相应的醌二亚胺 (QDI) 结构，原位清除产生的活性氧 (ROS)，实现了独特的氧气耐受性能。虽然光氧化还原催化已广泛用于有机合成中，但在生理环境下利用光氧化还原催化反应激活生物活性分子仍然面临巨大挑战——由于生理环境的复杂性，光氧化还原催化反应往往受到周围生物分子的影响 (如氧气会严重淬灭光催化剂的激发态)。
一氧化氮
图2、光氧化还原催化触发一氧化氮释放实现细胞膜超极化和菌膜渗透性增强，有效杀灭耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA)。 研究人员通过共聚将BNN-NO2或BNN引入两亲性嵌段聚合物中，负载光催化剂fac-Ir(ppy)3后可得到均匀胶束纳米粒子。在可见光辐照下，在无需额外添加氧气清除剂的条件下成功实现了NO的触发释放，同时伴随着水中溶解氧含量的自发下降。体外抗菌实验结果表明：该NO释放胶束可使细菌膜电位超极化并增加细菌膜渗透性从而达到杀灭细菌的效果。在小鼠全皮层细菌感染创伤模型中，光氧化还原催化触发NO释放可有效治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA) 伤口感染并促进伤口愈合。本工作为探索光氧化还原催化的生物医学应用提供了有益参考，其独特的氧气耐受性有效避免了生理环境下氧对光氧化还原催化的不利影响。
上述研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部重点研发计划和中国科学技术大学培育基金等资助。
相关论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202204526 (Hot Paper)
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202112782 (Hot Paper)
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202107155
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202104024 (Hot Paper)
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202010009 (VIP)
文章来源：中科大
胡进明，男，出生于1985年8月，湖北武汉人。2003.9-2007.7，合肥工业大学高分子材料与工程专业本科；2007.9-2012.12，中国科学技术大学高分子化学与物理专业博士，导师为刘世勇教授。2013.1-2013.7，澳大利亚新南威尔士大学纳米医学中心 (Australian Center for Nanomedicine) 博士后；2013.7-2015.12，澳大利亚莫纳什大学生物纳米科学卓越研究中心 (ARC Centre of Excellence in Convergent Bio-Nano Science &Technology) 博士后，合作导师均为Thomas P Davis教授；2016.1受聘于中国科学技术大学高分子科学与工程系，任特任研究员。迄今已在SCI期刊发表论文60篇，以第一/通讯作者在Chem. Soc. Rev., Prog. Polym. Sci., Acc. Chem. Res., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Macromolecules等发表论文26篇，其中影响因子大于4.0共24篇。所有论文共被他引1400余次 (根据ISI web of Knowledge)，H因子为26，7篇论文 (曾) 入选ESI高被引论文。
刘世勇，男，中国科学技术大学教授。1972年10月出生于湖北宜昌兴山。1989.9-1993.7，武汉大学环境科学系环境化学专业本科；1993.9-1996.7，武汉大学化学系高分子化学与物理专业硕士；1996.9-2000.1，复旦大学高分子科学系攻读博士学位；1999.1-1999.6，香港科技大学化学工程系助研；2000.5-2002.5，英国Sussex University化学、物理与环境科学学院博士后；2002.5-2003.10，美国University of Delaware化学工程系博士后；2003.11-12，美国UC Berkeley化学工程系访问学者；2003.12至今，中国科学技术大学高分子科学与工程系教授、博士生导师，合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)研究员。2004.10-2014.10任高分子科学与工程系执行主任。2010年起任中科院软物质化学重点实验室主任。2014.10起任化学与材料科学学院副院长。
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发表于 2022-5-24 10:00:03
