内容提要
本论文基于D-A型半导体聚合物的精确侧链工程策略，通过对聚合物侧链柔性的精细调控，构建了一系列具有近红外-Ⅱ（NIR-II）AIEgens，优化得到的具有柔性侧链的聚合物PIDT（He）TBT具有最佳的理化性质。将PIDT（He）TBT封装到纳米颗粒中，赋予其水溶性、优异的光稳定性，PIDT（He）TBT纳米粒子在荧光导向型光动力学和光热效应方面的优异性能，为设计NIR-II-光动力学和光动力学治疗细菌和真菌感染提供了有益的启示。
分子设计和合成
为了系统地研究侧链柔性对SP的生物物理性质的影响，设计了三种具有不同侧链的类似物，采用典型的电子给体-受体（D-A）型分子骨架来构建NIR-II发射SP。利用BBT吸电子单元醌型结构的电子离域性，降低了带隙，并以邻位的烷基噻吩单元为电子给体和π桥，提供了一定的空间位阻，使聚合物具有扭曲构型和AIE性能，特别是一个五环稠合引达省二噻吩（IDT）用作给电子单元，其刚性平面稠环骨架确保有效的分子内电荷转移（ICT。这三种聚合物的唯一结构差异是IDT单体位置处的侧链取代;即PIDT（Th）TBT被四个正己基噻吩基链取代，PIDT（Ph）TBT被四个正己基苯基链取代，PIDT（He）TBT被四个正己基链取代。
SPs的光物理性质
通过UV−Vis−NIR和光致发光（PL）光谱研究了具有不同侧链的SP的物理性质由于相同的π-共辄主链，它们在THF溶液中的吸收曲线相似，都有两个吸收带，较长波长处的低能吸收带归属于D到A的ICT跃迁，PIDT（Th）的最大吸收峰为100 nm，最大吸收峰为100 nm。TBT、PIDT（Ph）TBT和PIDT（He）TBT的波长分别为737、752和772 nm，它们的THF溶液显示出在1059、1078和1095 nm处具有峰的NIR-II发射。在三种聚合物中，具有柔性侧链的PIDT（He）TBT具有最大的ε值和最长的吸收/发射峰。为了研究PIDT-TBT在聚集态下的荧光性质，我们记录了PIDT-TBT在不同水体积分数（fw）的THF/H2O混合物中的PL光谱，值得注意的是，随着水分数的增加，三种聚合物表现出逐渐增加的发射强度。当水的体积分数为90%时，它们的发射强度与纯THF中的发射强度相比分别增加8.6倍、19.3倍和36.3倍，电子自旋共振（ESR）谱表明PIDT（Th）TBT、PIDT（Ph）TBT PIDT（He）TBT具有较好的双自由基特性，g值分别为2.0035、2.0036和2.0037。
纳米颗粒的制备和表征
为了使聚合物具有更好的水溶性和生物相容性，以两亲性共聚物DSPEPEG 2000为包被基质，采用反相乳化法将疏水性的PIDT（Th）TBT、PIDT（Ph）TBT和PIDT（He）TBT分别包埋到纳米粒中，得到了PIDT（Th）TBT、PIDT（Ph）TBT和PIDT（He）TBT的吸收峰，而PIDT（He）TBT纳米颗粒在768、785和800 nm处出现红移，峰值分别为100 nm和100 nm。PIDT-TBT NP还表现出强的NIR发射，特别是在约1050 nm处达到峰值，其中大部分延伸到NIR-Ⅱ范围内，这确保了它们对于体内NIR-Ⅱ FLI的效率此外，代表性的透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）图像表明，所有三种聚合物NP均具有均匀的球形结构，且具有优异的分散性。动态光散射（DLS）分析表明，PIDT（Th）TBT、PIDT（Ph）TBT和PIDT（He）TBT纳米颗粒的流体动力学直径分别为116.1，144.7和141.5nm。以2′，7 ′-二氯荧光素二乙酸酯（DCFH）为指示剂，在808 nm激光下评价三种聚合物纳米颗粒产生ROS的能力，在NIR激光照射下，在三种聚合物NP存在下DCFH的荧光强度显著增强，而在DCFH-或仅NP组中没有观察到荧光强度的明显变化。在808 nm激光作用6 min后，其强度比初始强度高151倍分别在PIDT（Th）TBT、PIDT（Ph）TBT和PIDT（He）TBT NP的存在下进行0.8 W cm-2的照射，清楚地表明PIDT（He）TBT NP的最佳总体ROS产生效率。我们通过使用不同的ROS探针来区分由聚合纳米颗粒产生的ROS的类型。利用1O2探针9，10-蒽二基双（亚甲基）二丙二酸（ABDA）的吸收强度可被1O2分解的特性，用1O2探针检测II型活性氧（1O2）的产生。ABDA在三种聚合物NPs的存在下，这证实了三种聚合物NPs在激光照射下不能产生1O2。DHR 123和3 ′-p-羟苯基荧光素（HPF）检测I型活性氧（ROS）的产生在PIDT（He）TBT NPs的存在下，激光照射后DHR 123可以被氧化，荧光强度增强22.3倍，这证实了PIDT（He）TBT NPs可以有效地产生O2·−此外，HPF在激光照射下在PIDT（He）TBT NP存在下表现出一定量的荧光增强，这表明PIDT（He）TBT纳米颗粒可以产生少量的·OH。我们通过电子顺磁共振（EPR）光谱法使用5，5-二甲基-1-吡咯烷-N-氧化物（DMPO）作为自旋捕获剂。在DMPO和PIDT（He）TBT NP存在下，在808 nm激光照射下的EPR光谱显示六线EPR信号，这是DMPO/O2·−加合物的特征共振。PIDT（He）TBT是一种I型光敏剂，其能够充分利用有限的氧。PIDT（Th）TBT NP、PIDT（Ph）TBT NP和PIDT（He）TBT NP在NIR照射10分钟后导致溶液温度升高37.9、38.3和41.8 ℃。PIDT（He）TBT纳米粒子的光热转换效率最高（52.2%），这可归因于PIDT（He）TBT NP在808 nm处的最高光吸收能力如所预期的，PIDT（He）TBT NP在激光照射后表现出浓度依赖性的温度升高。
PIDT（He）TBT纳米粒的体外抗菌和抗真菌活性
通过使用以耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）为例的革兰氏阳性菌、以铜绿假单胞菌为代表的革兰氏阴性菌和以白色念珠菌为代表的真菌来研究PIDT（He）TBT NPs的抗菌活性，未经NIR照射的PIDT（He）TBT NPs对MRSA没有表现出明显的杀菌效果。然而，PIDT（He）TBT NPs在近红外线照射（0.8 W cm−2，8 min）下，细菌数减少4.2 log 10，进一步提高照射强度至1.0 W cm−2时，细菌数几乎全部消失。此外，PIDT（He）TBT NPs对铜绿假单胞菌和白色念珠菌表现出类似的抗菌效果。PIDT（He）TBT NPs在NIR照射下可分别使铜绿假单胞菌和白色念珠菌的活菌计数减少3.8 log 10和3.5 log 10。共聚焦显微镜图像显示，在用PIDT（He）TBT NPs处理的近红外照射组中显示明亮的绿色荧光，而在对照组中几乎没有观察到绿色荧光，这表明在激光照射下的PIDT（He）TBT NPs可以有效地在MRSA、P. 由PIDT（He）TBT NP产生的热和ROS将破坏细菌和真菌细胞膜，导致K+从细胞中泄漏。电感耦合等离子体质谱法用于。测定不同处理后溶液中K+的浓度,在没有NIR照射的情况下，PIDT（He）TBT NPs不会导致K+泄漏，因为细菌细胞膜没有被破坏。在激光照射下，PIDT（He）TBT NPs导致溶液中K+的明显增加，这是由于K+从细菌细胞中泄漏，这表明PIDT（He）TBT NPs产生的热量和ROS会破坏细菌和真菌的细胞膜。活/死染色结果进一步证实了PIDT（He）TBT NPs诱导的PTT和PDT对细菌和真菌的清除作用。对于MRSA、P. 铜绿假单胞菌和白色念珠菌处理的水，水相反，在NIR照射组下的PIDT（He）TBT NP中，几乎所有的细菌和真菌都被红色PI染色，表明PIDT（He）TBT NPs介导的PTT和PDT对细菌和真菌的有效清除。
MRSA诱导的皮肤伤口感染模型中的体内PTT和PDT研究
我们构建了小鼠皮肤感染模型和角膜炎模型，以研究PIDT（He）TBT NPs的体内杀菌性能。为了在杀菌效果和潜在的热效应之间取得平衡，我们选择在皮肤感染模型研究中使用0.8 W cm−2的光强度。为了避免对脆弱的眼组织的任何有害影响，在MRSA诱导的皮肤伤口感染模型中，从小鼠背部切除直径约为1cm的伤口，方法：将100只SD大鼠随机分为两组，每组10只，分别于感染后1、4、7造模后第10天收集创面组织进行细菌计数和组织切片染色，通过PIDT（He）TBT NP诱导的光热效应将感染区温度升高至60 ℃左右，产生有效的杀菌效果。此外，NIR-II成像系统可以通过NIR-II窗口的强发射容易地检测PIDT（He）TBT NP的体表分布。PIDT（He）TBT NP在小鼠伤口表面上的分布是明显的，从而引导NIR照射。即使在18小时后在伤口表面上仍然可以观察到强信号，伤口的SEM图像显示在NIR照射下，PIDT（He）TBT NP处理组中的细菌几乎完全消除。小鼠在H2O、H2O的NIR照射下（0.8 W cm-2，8 min），而PIDT（He）TBT NP治疗组在10天后仍具有大的暗红色伤口区域，表明伤口部位有严重的炎症。在NIR照射下用PIDT（He）TBT NP处理的伤口中剩余的细菌数量与未处理的相比减少了大约1个数量级。此外，在NIR照射下的PIDT（He）TBT NPs组中的小鼠的体重比其他三组更快地恢复到正常水平，这表明感染程度显著减弱在第10天，从伤口部位提取组织用于组织学分析。用H2O、NIR照射下的H2O和PIDT（He）TBT NP处理的伤口具有显著的结痂、皮肤表皮层的不良修复和炎性细胞的浸润。
总结
我们开发了一种基于D-A型SP的精确侧链工程策略，通过微调侧链的柔性，构建了三种NIR-II发射半导体聚合物AIEgens。PIDT（He）TBT NPs具有更好的溶解性、优异的光稳定性、良好的生物相容性以及增强的I型PDT和PTT。通过大量实验证实了PIDT（He）TBT NPs介导的PDT和PTT的优异的体外抗菌和抗真菌能力。建立伤口细菌感染模型和真菌性角膜炎模型以评价PIDT（He）TBT纳米颗粒的治疗效果。值得注意的是，NIR照射下的PIDT（He）TBT NP在消除细菌和真菌以及加速受损伤口和角膜的恢复方面非常有效。
参考文献
Side-Chain Engineering of NIR-II-Emissive Aggregation-Induced Emission Luminogens to Boost Photodynamic and Photothermal Antimicrobial Therapy，Yongcheng Chen,Dan Li, Xiaohui Chen,Deliang Wang, Yue Huang, Yifan Gao, Fang Liu,Xintong Lin, Daiguo Zhao, Jian Ji, Dong Wang,* and Qiao Jin*，ACS Nano 2025, 19, 16147. https://doi.org/10.1021/acsnano.5c04175.
