将NIR-II 激发荧光分子“装”上细菌外膜囊泡

近日，南华大学衡阳医学院杨晴来教授团队在国际权威期刊《Analytical Chemistry 》（影响因子6.7，中科院一区）发表研究论文：“Metabolically Labeling NIR-II Excited Fluorophores on Bacterial Outer Membrane Vesicles for Targeted Imaging and Photoimmunotherapy of Gram-negative Bacterial Peritonitis”，南华大学为论文第一完成单位。研究团队提出一种兼具“精准成像 + 靶向治疗”的新策略：利用D-型氨基酸代谢标记，把近红外二区（NIR-II）可激发荧光分子高效装载到细菌外膜囊泡（OMVs）表面，构建用于革兰阴性菌浅表与深部感染的特异性成像与光免疫治疗平台，为耐药形势严峻背景下的感染诊疗提供了新的技术路径。

近年来，随着抗生素耐药性不断加剧、而新型抗生素研发速度显著放缓，细菌感染（尤其是革兰阴性菌引发的感染）已成为全球医疗体系面临的严峻挑战。革兰阴性菌外膜屏障带来的“天然防御”，叠加生物膜形成导致的顽固性与复发风险，使临床常面临“诊断难、定位难、清除难”的困境。基于此，研究团队将目光投向革兰阴性菌天然分泌的外膜囊泡OMVs：这种纳米级囊泡不仅携带与母体细菌相似的表面结构，具备“同源识别/靶向”的潜力，同时还能在一定程度上参与免疫调控，为后续的免疫协同治疗提供基础。

在方法设计上，团队首先采用 D-型氨基酸代谢标记策略，让细菌在代谢过程中引入具有反应位点的 D-丙炔基甘氨酸（DPG），从而获得DPG修饰的OMVs（OMVs-DPG）；随后通过点击化学反应，将OMVs-DPG与含叠氮基的NIR-II荧光分子IR-FCTP高效偶联，最终构建出兼具“成像 + 治疗”双功能的IR-FCTP-OMVs。该构建方式的优势在于连接更稳定、装载效率更可控，也更利于在复杂生物环境中保持功能分子的有效呈现。

图1.基于D-型氨基酸代谢标记与点击化学构建NIR-II可激发荧光分子标记OMVs，并用于革兰阴性菌感染成像与光免疫治疗的示意图

实验结果显示，IR-FCTP-OMVs对革兰阴性细菌具有更明显的选择性靶向能力；在1064 nm激光照射下，该体系不仅能够实现有效的光热作用，对革兰阴性菌本身具有较强杀伤效果，同时对其形成的生物膜也表现出破坏能力，为应对“耐药温床”提供了额外的干预抓手。相较于游离分子或非靶向体系，IR-FCTP-OMVs体现出“更容易到达目标、更容易在局部发挥作用”的平台特征。

值得关注的是，在大肠杆菌诱导的腹膜炎模型小鼠中，IR-FCTP-OMVs可对深部感染部位进行特异性的NIR-II成像定位，并在激光触发下实现光免疫协同治疗：治疗后感染部位细菌负荷显著降低，炎症反应得到有效缓解。进一步机制研究表明，IR-FCTP-OMVs联合1064 nm激光可促进树突状细胞（DCs）成熟，并提升 CD8+CD3+ T细胞水平，从而同时调动先天免疫与适应性免疫反应，为感染清除提供“物理杀伤 + 免疫增益”的双重保障。总体而言，这项工作为革兰阴性菌感染的精准诊断与靶向治疗提供了更具“诊疗一体化”特征的新方案，也为在耐药挑战背景下改善临床疗效提供了可探索的方向。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.5c06887