摘要：随着抗生素耐药性感染日益加剧，皮肤及软组织创面的治疗正面临严峻挑战。作为主要病原体，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）因其易形成生物膜并能抵抗多种抗生素，进一步凸显了传统抗菌治疗的局限性。有效应对MRSA感染，不仅需要精准高效的抗菌手段，更亟需兼顾组织修复与
随着抗生素耐药性感染日益加剧，皮肤及软组织创面的治疗正面临严峻挑战。作为主要病原体，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）因其易形成生物膜并能抵抗多种抗生素，进一步凸显了传统抗菌治疗的局限性。有效应对MRSA感染，不仅需要精准高效的抗菌手段，更亟需兼顾组织修复与皮肤完整性恢复的综合策略。因此，兼具感染控制与组织愈合功能的协同治疗方案，对于MRSA相关创面感染的治疗至关重要。近年来的研究表明，一氧化氮（NO）与一氧化碳（CO）作为两种机制互补的气体信号分子，具备显著的协同抗菌及促愈能力，能够通过多重途径杀灭病菌，同时加速创面愈合与组织再生。这一独特的双气体疗法为MRSA感染伤口提供了极具前景的治疗新思路。
目前，大多数NO与CO共释放体系依赖于将两种供体分别包载于同一平台中，因释放机制与动力学差异显著，常导致气体释放不同步、空间分布不一致，且缺乏实时追踪能力，限制了协同效应的深入研究与精准应用。构建基于单一有机小分子的NO/CO共释放平台，有望实现两种气体的同步、定点、可追踪释放，降低由摄取、分布及代谢差异带来的影响，从而最大化其协同治疗效能。
近日，华东师范大学钱旭红院士、罗潇研究员联合上海交通大学陈代杰教授、华东理工大学杨有军教授，在双气体递质用于耐药菌创面感染治疗方面取得重要突破，为协同气体治疗策略提供了全新解决方案。
图1. 绿光触发酰肼笼化罗丹明（AhCR565）级联释放NO和CO，协同发挥抗菌与促愈作用，用于治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染性创面。
文章报道了一种结构全新的酰肼笼化罗丹明（AhCR565），作为光响应的双气体释放分子平台，实现了绿光激活下NO和CO的级联释放。该释放过程同步伴随荧光信号开启，作为内置校准机制，能够实现对双气体释放位点及动力学的实时可视化追踪（图1）。AhCR565展现出宽光谱激活特性，可在365 nm至560 nm波段光照下被激活，生成罗丹明染料Rh565（图2）。
图2. 不同波长光照射下AhCR565的紫外-可见吸收光谱及荧光发射光谱变化，及其光解量子产率测定。
文章综合采用多种光谱手段验证了AhCR565的光解机制。通过NO特异性荧光探针2,3-萘三唑（NAT）及电子顺磁共振（EPR）光谱，确认AhCR565光解释放NO，释放效率达到76.2 ± 0.8%（图3A-D）。同时，利用CO特异性荧光探针（COFP）、电化学检测器及气相色谱法，证实AhCR565可光解释放CO（图3E-H）。在常氧条件下，CO释放效率为30.5 ± 0.9%，而在除氧环境中，释放效率略增至47.2 ± 1.2%。EPR测试显示，常氧环境中AhCR565释放CO效率降低的原因是氧气与酰肼自由基结合生成了过氧酰肼自由基，阻碍了CO的释放过程（图3I-L）。
图3. AhCR565在绿光激活下释放NO和CO及其相关不稳定自由基中间体的捕获。
AhCR565在L929细胞内可被光激活，并显示出线粒体定位特性。通过NO探针DAF-FM-DA和CO探针COFP的荧光检测，证实了AhCR565在L929细胞内能够有效释放NO与CO（图4）。AhCR565经光照激活（AhCR565 + hν）后，即使在低至1 μM的浓度下，仍能使超过98%的MRSA被有效灭活。扫描电子显微镜结果显示，AhCR565组光照处理后的MRSA菌体出现明显的形态学损伤（图5），证明了AhCR565通过同步释放NO和CO气体递质实现的强烈协同抗菌效应。其抗菌活性显著优于单独使用NO供体（NOD）或CO供体（CORM-3）。
图4. AhCR565在L929细胞中经绿光激活，释放NO、CO及罗丹明染料。
图5. AhCR565的体外抗MRSA活性评价。
研究构建了MRSA感染的全层皮肤创面模型。结果显示，AhCR565 + hν组表现出最快的结痂和创面恢复速度，其疗效与万古霉素治疗组相当。第7天时，该组创面活菌落数最低，相较第1天下降了4个数量级。相比之下，Rh565组、AhCR565 - hν 组及PBS对照组在创面面积和细菌浓度方面差异较小，表明单独使用Rh565或AhCR565未能显著抑制细菌感染或促进伤口愈合。单独释放NO（NOD组）虽对创面愈合促进有限，但确实加快了细菌清除速度；单独释放CO（CORM-3组）则在创面闭合和细菌负荷降低方面均表现出良好效果，可能与其释放气体浓度较高有关。以上结果表明，利用AhCR565光解级联释放NO与CO，能够有效清除MRSA感染并促进皮肤创面愈合。通过创面组织学分析发现，AhCR565 + hν组的炎症细胞浸润最少，炎症程度显著减轻，呈现高效愈合的健康组织形态。同时，该组胶原沉积明显增强，血管生成标志物CD31表达显著高于其他组别，提示组织重塑和血管生成得到促进，创面愈合显著加速。综上，AhCR565光照治疗不仅有效抑制炎症反应，还促进胶原形成与血管新生，实现了更高效的创伤修复。
图6. AhCR565对小鼠MRSA感染性皮肤创面的治疗评价。
综上，研究结果凸显了AhCR565作为非侵入性光控双气体分子平台在治疗耐药菌感染性创面中的潜力，为更高效的感染控制和组织再生提供新思路。该平台的成功应用为集成化多气体释放分子体系的开发奠定了基础，未来有望革新耐药菌感染的治疗策略，并拓展至更多复杂的生物医学场景。
这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society上，华东理工大学硕士生侯琰琰、华东师范大学博士生王谕泽、上海交通大学杨萍博士为文章的第一共同作者。文章得到了华东师范大学陈缙泉教授/王雪力副研究员团队的大力支持，飞秒瞬态吸收光谱由沈哲韬采集完成。
Lighting Up Healing: Green Light-Driven Dual Gasotransmitters Release Against MRSA Wound Infections
Yanyan Hou, Yuze Wang, Ping Yang, Zhetao Shen, Xueli Wang, Jinquan Chen, Youjun Yang, Daijie Chen, Xuhong Qian, Xiao Luo
J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 27471–27483, DOI: 10.1021/jacs.5c04824
研究团队简介
罗潇研究员，主要从事生物氧化还原精准干预及气体递质释放研究。近年来聚焦于心脑缺血再灌注、细菌感染、青光眼等重大疾病，立足荧光染料母核，创新活性氧调控分子机制，实现生物氧化还原稳态的化学精准调控，开发氧化还原相关疾病预防、治疗的分子实体。其他相关工作参见（J. Am. Chem. Soc.2024, 146, 30361−30371; 2022, 144, 2114-2119. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202503579; 2025, e202425422; 2024, e202402949. Nat. Commun. 2019, 10, 258. J. Med. Chem. 2025, 68, 3547-3558. Chem. Sci. 2023, 14, 11689-11698.）
来源：X一MOL资讯
