紫罗精类化合物是一种具有优异氧化还原特性的阳离子型有机分子。在光照条件下，可经历两步可逆的单电子氧化还原生成自由基正离子状态和中性分子状态，并伴随着明显的颜色变化。紫罗精分子独特的氧化还原特性使其在储能材料领域被广泛应用，但由于其可见光区的吸收弱，部分衍生物毒性高等缺点，至今无法在光动力治疗领域得到广泛应用。

近日，西安交通大学前沿科学技术研究院何刚（点击查看介绍）课题组和化工学院陈鑫（点击查看介绍）课题组合作，将硫族元素 (S、Se、Te) 和功能化基团引入到紫罗精骨架中，合成了一类具有良好生物相容性的阳离子型硫族紫罗精类光敏剂。该分子结构具有以下特点：i) 阳离子型的紫罗精骨架能有效通过静电作用与细菌绑定，缩短活性氧的作用距离；ii) 紫罗精作为能产生热稳定自由基的结构单元，同时，引入硫族元素 (S、Se、Te) 能够增强紫罗精分子在可见光区的吸收和产生活性氧的能力；iii) 对吡啶环进行功能化修饰，得到的两亲性紫罗精分子具有破坏细菌细胞壁的作用，从而进一步促进活性氧杀菌。结构决定性能。正如所料，首先，阳离子型的紫罗精骨架能够快速通过静电作用与细菌绑定；其次，在疏水的烷基侧链作用下，细菌细胞壁被破坏，内溶物流出；最后，在白光照射下，硫族紫罗精产生大量活性氧，并通过破裂处进入细菌内部，杀死细菌。另外，此类分子能与细菌在没有其他外界催化剂作用下快速产生自由基，这一发现在保持硫族元素提高活性氧产率的前提下，进一步提高了紫罗精分子骨架的光动力抗菌效率，为下一步开发多源头产生活性氧的新型紫罗精类光敏剂提供了坚实的基础。另外，作者首次发现修饰烷基链的紫罗精分子能通过疏水作用快速破坏细菌细胞壁，从而提高光动力抗菌效果。在抗菌实验的基础上，他们还探究了硫族紫罗精分子促进伤口愈合的能力，结果表明硫族紫罗精分子具有很好的促组织再生能力。

以上研究结果以封面论文的形式发表在Chem. Eur. J.（影响因子5.2）上，西安交大前沿院博士生周琨是论文的第一作者，西安交通大学何刚教授和陈鑫研究员是论文的共同通讯作者。西安交通大学为本文的通讯作者单位。该项研究工作得到了国家自然科学基金（21704081, 21875180, 81601606）、中央高校基本科研业务费专项资金、陕西省自然科学基金以及唐仲英基金会和西交大分析测试共享中心的支持。

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Cationic Chalcogenoviologen Derivatives for Photodynamic Antimicrobial Therapy and Skin Regeneration

Kun Zhou, Ran Tian, Guoping Li, Xinyu Qiu, Letian Xu, Mengying Guo, Dongdong Chigan, Yanfeng Zhang, Xin Chen, Gang He

Chem. Eur. J., 2019, DOI: 10.1002/chem.201903278

何刚教授课题组目前的研究领域为含主族元素有机杂环芳烃及聚合物合成及其在智能材料、光催化、有机电池及光动力抗菌等领域的应用。欢迎具有材料、化学、生物以及其他相关院系的学生报考。

陈鑫

https://www.x-mol.com/university/faculty/23867

何刚

https://www.x-mol.com/university/faculty/26904

课题组主页

http://gr.xjtu.edu.cn/web/ganghe