有機(jī)染料J-聚集體由于其獨特的光學(xué)性質(zhì)在能源、環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。目前已經(jīng)有多種有機(jī)染料被報道可以形成J-聚集體。氮雜氟硼二吡咯 (aza-BODIPY) 具有較長的吸收波長、高的吸光度系數(shù)和優(yōu)異的光穩(wěn)定性被廣泛研究。然而，J-聚集體的形成需要染料分子進(jìn)行錯位平行堆積，而具有較大π共軛結(jié)構(gòu)的aza-BODIPY更傾向于通過面對面平行堆積形成H-聚集體。因此，調(diào)控有機(jī)染料的結(jié)構(gòu)抑制分子間平行堆積，促進(jìn)染料分子的錯位平行堆積對J-聚集體的形成至關(guān)重要。
近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的胡進(jìn)明課題組與劉世勇教授、中國科大附屬第一醫(yī)院沈愛宗主任團(tuán)隊合作，將具有光響應(yīng)性的一氧化氮 (NO) 釋放基元N-亞硝胺與氮雜氟硼二吡咯衍生物 (BDP-NH2) 共價連接得到一氧化氮釋放氮雜氟硼二吡咯 (BDP-NO)。研究發(fā)現(xiàn)：N-亞硝胺的引入不僅使膠束納米粒子具備光響應(yīng)NO釋放的能力，在白光的輻照下即可實現(xiàn)NO的光觸發(fā)釋放。更為重要的是，當(dāng)BDP-NO負(fù)載量較高時 (10%)，N-亞硝胺基元有效抑制了BDP-NH2分子間π-π作用，誘導(dǎo)BDP-NO發(fā)生J-聚集，其吸收波長也從分散狀態(tài) (~711 nm) 紅移到~820 nm。除抑制形成H-聚集體外，N-亞硝胺基元的引入還淬滅了BDP-NO的熒光；因此，J-聚集體在808 nm激光下展現(xiàn)出了優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化能力 (PTCE = 73.6%)。通過調(diào)節(jié)BDP-NO在膠束內(nèi)部的負(fù)載量可以方便地調(diào)控膠束納米粒子的光響應(yīng)功能，進(jìn)而獲得具有NO釋放 (NP-2)、NO釋放/光熱協(xié)同 (NP-4) 和光熱 (NP-5) 能力的膠束納米粒子。 體外抗菌實驗結(jié)果表明：具有不同BDP-NO負(fù)載量的膠束納米粒子表現(xiàn)出多模態(tài)抗菌活性，其中NO/光熱協(xié)同作用對多種細(xì)菌的殺滅效果明顯優(yōu)于單獨的NO或光熱治療。在小鼠全皮層細(xì)菌感染創(chuàng)傷模型中，NO/光熱協(xié)同治療組不僅可以有效殺滅感染組織的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (MRSA)，同時具有抑制傷口部位炎癥細(xì)胞浸潤、促進(jìn)膠原蛋白沉積和組織血管新生等優(yōu)勢，具有比萬古霉素更加優(yōu)異的抗感染性能。此外，J-聚集體還表現(xiàn)出了優(yōu)秀的光聲成像能力。本工作為開發(fā)新型J-聚集體和探索NO/光熱協(xié)同治療策略在抗菌方面的應(yīng)用提供了有益參考。 論文信息 Nitric Oxide-Releasing aza-BODIPY: A New Near-Infrared J-Aggregate with Multiple Antibacterial Modalities Xinyao Bao,+ Shaoqiu Zheng,+ Lei Zhang, Aizong Shen,* Guoying Zhang, Shiyong Liu,* and Jinming Hu* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202207250
