抗生素耐药性使细菌感染成为临床治疗的严重障碍。特别是革兰氏阳性菌，如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)，大大降低了碳青霉烯类和万古霉素的敏感性，成为慢性皮肤感染或肺炎的主要原因。耐多药(MDR)大肠杆菌和MDR鲍曼不动杆菌耐药性细菌引起了广泛的关注，多药耐药性的大肠杆菌和鲍曼不动杆菌就是具有耐药性的革兰氏阴性细菌，前者会引起严重的院内感染和泌尿道感染，后者导致的难治性感染。因此，传统的基于抗生素的药物不再能够有效控制感染。为了克服这个严重的问题，各种贵金属、半导体、或碳纳米材料被设计用来解决这个问题。金属-有机骨架(metal - organic frameworks, MOFs)是由无机金属离子或簇和有机配体组装而成的周期性网络。大多数MOFs可以通过骨架的受控分解(主要是pH调节)来释放杀菌的阳离子(Zn2+和Cu2+)或封装的抗菌药物来完成抗菌任务的。但是，前者由于酸性条件的不稳定性而难以控制，过量使用会对人体产生生物毒性，而后者则不能充分利用MOFs的抗菌潜力。因此，探索具有抗菌作用的MOFs仍是很有必要的。

在此背景下，中国科学院成都生物研究所天然产物研究中心研究员邵华武课题组合作开发了一种简单的合成策略来制备 卟啉 - MOFs——PCN-224，一种未添加任何抗菌成分的金属有机骨架(MOFs)非抗生素型抗菌剂，此类抗菌剂有望应用于被多药耐药细菌感染的慢性伤口的光动力治疗（PDT）。该项研究成果以“Titanium Incorporation into Zr‐Porphyrinic Metal–Organic Frameworks with Enhanced Antibacterial Activity against Multidrug‐Resistant Pathogens”为题发表在国际著名期刊Small上。

之前所报道的MOFs的局限性是它们在大小上不够均匀，而且大多数报道的MOFs处于微尺度状态，通常在PDT中不活跃。团队在以前方法的基础上成功地制备出了统一均匀尺寸的纳米颗粒。此外，通过简单易行的阳离子交换，将聚锆(Zr)与钛(Ti)部分置换到PCN-224的骨架中，得到了双金属的PCN-224(Zr/Ti)。通常情况下，由于钛的高氧化状态，被合并的钛更倾向于与羧基配合，而不是在卟啉核内。这是非常有利于生成ROS和在可见光的情况下进行体内PDT。得到的双金属PCN‐224(Zr/Ti)在可见光下对活性氧产生的光催化性能有了极大的提高，制备的PCN-224(Zr/Ti) NPs能有效清除普通的和MDR革兰氏阳性/阴性病原菌，并能有效生成ROS。综上所述，得到的PCN-224(Zr/Ti)具有较高的生物相容性、最小的细胞毒性和极低的诱导炎症反应。此外,这些NPs通过静电纺丝负载到乳酸-乙醇酸(PLGA)纳米纤维表面，获得有效治疗MDR伤口感染的细菌伤口敷料（在一个高效的方式可见光的照射下）(图1)。最重要的是，这项工作不涉及任何额外的抗菌剂，方法简便、低成本，特别是，极大地探索了MOFs作为一种强大的非抗菌剂在PDT中的潜力。

图1-PCN-224(Zr/Ti)作为光驱动抗菌剂用于治疗细菌感染，由于加入Ti和生物相容性PCN-224(Zr/Ti)基敷料诱导ROS生成增加，从而增强了PCN-224(Zr/Ti)的杀菌活性。

综上，该研究使用MOFs作为MDR菌感染的慢性创面PDT的抗菌剂，MDR菌在日常生活中越来越普遍，几乎与所有临床设置相关。Ti的掺入可以大大促进ROS的生成，从而有效地清除MDR菌，PCN-224(Zr/Ti)的生物相容性验证将确保PDT的生物安全性。最重要的是，该策略可以使MOFs在不使用额外抗生素的情况下具有显著的抗菌作用，不会增加严重的多药耐药环境中抗生素污染的可能性。因此，本工作为今后在PDT领域单独探索MOFs作为非抗生素药物的前景提供了广阔的前景，MOF NPs将在医疗设施的安全消毒等方面有更广泛的应用。

论文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201906240

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