与细菌感染相关的疾病日益增多，已成为严重威胁人类生命的全球性健康问题。尽管抗生素的出现挽救了数十亿人的生命，但滥用抗生素会使细菌产生耐药性而产生超级细菌，从而降低甚至失去治疗效果。光动力抗菌疗法（antimicrobial photodynamic therapy,aPDT）具有广谱抗菌、不易产生耐药性等优势，被认为是最有前途的新型细菌感染治疗方式之一。这种疗法利用光敏剂在特定波长的光线照射下，生成具有细胞毒性的活性氧物质（如·OH、¹O₂、超氧阴离子等），氧化细胞中的脂质、蛋白质和DNA等生物大分子，进而诱导细菌死亡。其中，光敏剂作为aPDT的核心材料，决定了其使用条件和治疗效率。

传统的光敏剂，具有平面且刚性的结构特征，在单体状态下展现出强大的荧光发射和活性氧生成能力。然而，一旦这些分子发生聚集，它们之间容易形成π-π叠加，导致荧光和活性氧的猝灭，即发生聚集导致猝灭（aggregation-caused quenching,ACQ）现象。与此截然不同的是，具有螺旋且柔性结构特征的聚集诱导发光（aggregation-induced emission,AlE）型光敏剂，在单体状态下，由于分子内的相对运动，其荧光发射和活性氧产生能力相对较低。但一旦这些分子聚集起来，分子内的运动受到限制，非辐射能量的损失得以减少，其螺旋结构又能有效阻止π-π叠加的形成，因此展现出更高的荧光亮度和活性氧生成效率。

在国家重点研发计划、国家自然科学基金以及福建省创新人才项目等多项科研资金的支持下，中国科学院福建物质结构研究所陈卓课题组提出一种光动力抗菌新策略。该策略以细菌作为自然载体，巧妙地将两种光吸收和荧光发射光谱相互匹配的光敏剂聚集在一起。利用荧光共振能量转移（fluorescence esonance energy transfer, FRET）效应，显著增强了这些光敏剂生成活性氧的能力，进而实现了协同抗菌作用。这种新颖的策略在针对大肠杆菌和泛耐药鲍曼不动杆菌的抗菌实验中均取得了显著效果。这一创新研究不仅为提升光动力抗菌性能提供了崭新的研究视角和途径，更在缓解耐药菌感染所带来的健康威胁方面展现出了巨大的潜力和希望。相关成果已申请中国发明专利，并以“Bacterial-mediated FRET between AIE and ACQ photosensitizers for enhanced antimicrobial photodynamic therapy”为题，发表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150432.）。中国科学院福建物质结构研究所/福建农林大学联培生王红玉硕士是该论文的第一作者，陈卓研究员和潘小宏副研究员为共同通讯作者。

图1.具有相同细菌膜靶向基团的两种光敏剂利用FRET效应协同抗菌作用示意图。

近年来，该团队在光动力抗菌领域取得了系列重要进展，成功开发了稀土上转换纳米粒子介导的光动力抗菌疗法，不仅能有效治疗真菌感染（Nanoscale 2018,10,15485），还针对临床上棘手的泛耐药鲍曼不动杆菌展现出卓越疗效（Nanoscale 2020,12,13948）；首次报道了具有选择性杀灭致病球菌的AIE型光敏剂（Dyes Pigments 2022,201,110197），并提出通过限制分子键的旋转以提高AIE型光敏剂光动力抗菌效果的分子设计策略（ACS Appl. Mater. Interfaces 2022,14,17055）。这些成果不仅展示了科研人员在探索新型抗菌策略方面的智慧和勇气，也为未来抗菌治疗的发展开辟了新道路，为全人类的健康事业贡献了一份力量。 

（陈卓课题组供稿）