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近日，廣東藥科大學醫藥化工學院徐麗副教授課題組在手性氨基酸碳點抗菌方面研究取得重要進展，研究成果以“D-cysteine-Derived Carbon Dots for Selective Discrimination, Imaging, and Synergistic Elimination of Gram-Positive Bacteria and Fungi”為題發表在國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》（影響因子19.0）上。該論文的第一署名單位為廣東藥科大學。我校碩士研究生宋文竹為該論文第一作者，徐麗副教授為通訊作者。此外，該課題組在基于鳥苷碳點應用于死亡微生物的成像以及協同廣譜抗菌治療的相關研究成果發表于中科院一區TOP期刊《Chemical Engineering Journal》（IF：15.1）上。

細菌和真菌感染對人類健康構成了重大威脅。由于抗生素的濫用，多重耐藥的細菌和真菌已經出現，并表現出對多種抗生素的耐藥性。手性納米材料因其獨特的手性特性和納米尺度優勢，在抗菌領域顯示出顯著的應用潛力。這些材料主要由氨基酸、多糖等生物源分子合成，其表面的手性官能團可以特異性作用于微生物的細胞壁或膜結構，實現高度選擇性的抗菌效果，從而減少對人體有益菌群的影響，最小化對抗生素的依賴及減少耐藥性風險。手性納米材料通過破壞微生物細胞膜的結構完整性、干擾細胞內代謝路徑、或通過產生活性氧物種引發微生物細胞死亡等多種機制發揮其抗菌作用。此外，某些手性納米材料在光照下能產生熱量或活性氧，通過光熱療法或光動力療法來增強抗菌效果。碳點（CDs）作為一類近年來因其卓越性能而受到廣泛關注的納米材料，其中手性碳點通過引入手性中心，增加了與生物分子的立體特異性相互作用，這在對映體選擇性至關重要的生物醫學應用中尤為有利。

D-半胱氨酸（D-Cys），作為L-Cys的對映體，雖具備一定的抗菌能力，但須在高濃度下才能展現出有效的殺菌效果。因此，該研究團隊采用具有抗菌特性的半胱氨酸作為碳源，成功開發了高效的抗菌手性碳點（D-和L-CDs）。這些碳點保留了其原有的手性結構，并能區分革蘭氏陽性細菌、真菌和革蘭氏陰性細菌。在與L-CDs的比較中，D-CDs對金黃色葡萄球菌和白色念珠菌顯示出更強的熒光反應，證明了其顯著的手性效應。此外，D-CDs在體外對革蘭氏陽性細菌和真菌表現出更佳的抗菌效果，凸顯了手性在增強抗菌性能中的關鍵作用。在雙模式光照下，D-CDs在體外和體內均展示了增強的抗菌活性，這一效果歸因于光動力和光熱療法的協同作用。這種協同效應促進了感染小鼠模型傷口的愈合。因此，D-CDs作為手性納米材料，在抗菌領域具有重要潛力，為替代傳統抗生素的抗感染治療提供了一種新方案（圖1）。

圖1 手性碳點的制備及其選擇性成像、協同抗菌過程示意圖

原文鏈接：

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202402761

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724016097?via%3Dihub