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光動力療法(PDT)利用光激發光敏劑產生的活性氧(ROS)來實現疾病的診斷和治療，已成為治療各種細菌相關感染的臨床策略。然而，PDT對外部光源的需求嚴重限制了其在深部組織病變診斷和治療中的實際應用。《光科學與應用》雜志報道的化學發光碳納米點(CD)動態引導抗菌療法解決了這個問題。
CL作為一種由化學反應引發的發光，作為一種自發光光源，可在關節炎、腹膜炎、腫瘤等多種炎癥相關疾病中實現PDT，引起了人們的廣泛關注。因此，研究團隊鄭州大學物理與微電子學院河南省金剛石光電材料與器件重點實驗室、材料物理教育部重點實驗室單崇新教授帶領團隊制備了化學發光CD，并進一步設計了CL-動態/引導抗菌(CDGA)。自發光CDGA在早期檢測細菌毒素引起的傷口感染和內部炎癥方面表現出優異的體內成像質量，抑菌率為96.94% ~ 99。
憑借持久余輝和近紅外 (NIR) 發射深度穿透的優點，CDGA 可用作炎癥相關 ROS 體內 CL 圖像的可激活顯像劑。如圖 1a 所示，CDGA 和 H 2 O 2的混合水溶液說明了實驗室培養皿中不同的 CL 發射強度，使 CDGA 能夠描述 H 2 O 2的分布。而通過 NIR CL 發射和 CL 分布的 CL 圖，體內 CL 成像可用于研究不同炎癥部位的 ROS 水平和分布。在此，利用細菌外毒素Zymosan A (ZA)建立細菌炎癥模型的兩個后部，以誘導炎癥并進一步產生過量的H 2 O 2。如圖1b所示，通過直接用ZA處理小鼠傷口來模擬傷口細菌感染，建立表皮傷口模型。在模型中，噴灑CDGA水溶液后，有傷口的皮膚比普通皮膚能發出更強烈的CL發射(圖1c)，證實了ZA誘導的炎癥的存在。同時，傷口中的CL發射分布可以針對可能的細菌感染呈現不同嚴重程度的癥狀。此外，CDGA在深部炎癥的體內CL生物成像中也表現出優異的性能。通過腹腔注射ZA模擬腹內細菌感染建立炎癥小鼠模型。24小時后，隨后在注射 CDGA 后捕獲小鼠模型的深層穿透性炎癥生物圖像。如圖 1d 所示，與對照組相比，用 ZA 處理的小鼠腹內部位表現出更高的 CL 信號。ZA 處理的具有深層腹部組織的小鼠的 CL 診斷信號幾乎比對照小鼠高 2.5 倍。此外，用抗氧化劑谷胱甘肽(GSH)治療腹部深部組織感染的小鼠后，ZA/GSH治療小鼠的CL信號顯示出40%的減少(圖1e)。作為炎癥到正常的對比信號，增強到降低的 CL 強度可以有效監測活體動物細菌感染的變化。這些研究表明 CDGA 可用作活體炎癥反應顯像劑，
正如之前的報告， 1 O 2、?OH 和?O 2的產生- 來自光化學反應可對細菌膜造成有效的氧化損傷。在細菌感染部位，高表達H2O2的炎癥微環境可以觸發CDGA的CL發射，并進一步實現自發光PDT，這意味著它們作為抗菌納米藥物的潛在應用。在這項工作中，首先研究了在黑暗條件下用 CDGA 處理的大腸桿菌的扁平計數圖像。如圖 2a 所示，CDGA 對大腸桿菌的抑菌率為 98.76%。在此條件下，直觀地進一步研究了 CDGA 的抗菌活性。如圖2b和2c所示，通過LIVE/DEAD染色和掃描電子顯微鏡(SEM)觀察CDGA處理前后大腸桿菌的活力和形態。在SYTO 9和PI染色細菌的共焦激光掃描顯微鏡(CLSM)圖像中，未經CDGA處理的對照組表現出綠色熒光，與正常活細菌相對應。然而，用CDGA處理的實驗組顯示出明亮的紅色熒光，表明CDGA誘導細菌死亡。同時，SEM圖像表現出明顯的形態變化。在這些大腸桿菌中，對照組表現出球形和桿狀，具有有光澤且未受損的膜，而與CDGA一起孵育的細菌表現出部分起皺和細菌膜破裂。膜的改變表明基于 ROS 的 PDT 引起細菌膜的損傷，這與 CDGA 的預期抗菌機制一致。
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