近日，我院材料物理研究所金刚石光电材料与器件团队在化学发光碳点用于细菌感染伤口诊断与治疗一体化研究方面取得重要进展，相关成果以“Chemiluminescent carbon nanodots for dynamic and guided antibacteria”为题发表在国际光学类知名期刊《Light: Science & Applications》上（见Light: Science & Applications (2023) 12:104），该论文的第一作者为我院2020级硕士生韩江凡同学，通讯作者为我院娄庆副教授、沈成龙研究员和单崇新教授。

抗菌素耐药性对全球公共卫生构成巨大威胁，因此开发有效的抗菌剂和抗菌技术对于减少细菌感染和预防细菌产生耐药性至关重要。光动力疗法通过光激发光敏剂，利用产生的活性氧杀死病原菌，有望成为治疗各类细菌感染的临床方法。然而，光动力疗法需要外部光源激发，这严重限制了其在更深部病变组织治疗中的应用。迄今为止，大多数现有的光敏剂还受到组织穿透深度低、毒性大和活性氧产量不足的限制。这严重限制了其未来临床应用效果。因此，开发新型的抗菌材料和抗菌策略仍十分迫切。

化学发光作为一种不需要额外光激发而由化学反应引发的发光，在疾病监测、肿瘤治疗、生理分析、生物成像等应用领域中引起了广泛关注。通过化学发光底物与炎症处或细菌自身释放的过氧化氢相互作用产生化学发光，可进一步激发光敏剂产生高效细菌杀伤和细菌诱导炎症严重程度监控。基于此，我院研究人员设计了可诊疗一体化的基于碳点的化学发光光动力抗菌剂。其发射波长在675 nm的近红外波段，具有良好的组织穿透深度，可由过氧化氢来驱动。在细菌感染的炎症部位产生的或细菌自身释放的过氧化氢可以诱导过草酸盐氧化还原反应产生高能中间体，随后碳点与高能中间体之间的电子交换引起发光，从而实现可用于细菌诱导炎症监测的化学发光成像。同时，化学发光能够触发碳点单线态氧、羟基自由基和超氧阴离子等I/II型光化学活性氧的产生以及碳点与细菌之间的超快电荷转移，这些多机制协同作用能够有效抑制细菌的生长，广谱抑菌率高达99.99%。因此，基于近红外发射碳点的化学发光光动力抗菌剂有望成为一种应对细菌感染炎症的高效诊疗一体化纳米药物。

该工作得到了国家自然科学基金(U2004168、12074348 和 11974317) 和河南省自然科学基金 (212300410078)的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41377-023-01149-8