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Cationization-Enhanced Type I and Type II ROS Generation for Photodynamic Treatment of Drug-Resistant Bacteria

活性氧 系统间交叉 光动力疗法 光敏剂 化学 细菌 组合化学 部分 阳离子聚合 光化学 生物物理学 纳米技术 立体化学 材料科学 生物化学 生物 有机化学 物理 激发态 核物理学 遗传学 单重态
作者
Shanshan Liu,Bingnan Wang,Yuewen Yu,Yubo Liu,Zeyan Zhuang,Zujin Zhao,Guangxue Feng,Anjun Qin,Ben Zhong Tang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (6): 9130-9141 被引量:144
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c01206
摘要

Photodynamic therapy as an emerging phototheranostic approach holds great potential for antibacterial treatment, but is limited by compromised reactive oxygen species (ROS) generation in an aggregate and hypoxic microenvironment. Herein, we report a molecular cationization approach to boost the ROS, especially type I ROS generation of aggregation-induced emission (AIE) photosensitizers for photodynamic treatment of drug-resistant bacteria. Such cationization reinforces the electron-accepting ability of the cationic moiety, promotes intersystem crossing (ISC), and increases electron separation and transfer processes. The resultant CTBZPyI exhibits largely enhanced ROS generation ability with predominant hydroxyl radical generation over its neutral counterpart in aggregate. Moreover, cationization also confers CTBZPyI with the bacterial binding ability and a moderate bacterial inactivation ability in the dark. Further light irradiation leads to superb antibacterial performance, which largely promotes the healing process of a MRSA-infected wound. Such a cationization strategy is expected to be a general strategy for the design of highly effective type I photosensitizers for bacterial infection treatment.
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