在过去的二十年中，多光子激光扫描显微镜为生物有机体的突破性发现开辟了引人注目的新能力。近红外(NIR)光是指波长在700～2500nm之间的光，处在第一、二、三生物窗范围内。近红外光具有深度穿透生物组织和血液的巨大优势，对于生物医学成像至关重要。因此，开发可用于生物体内的近红外探针有着巨大的现实需求。近年来，人们一直在努力开发一种新型近红外探针。这种探针在通过荧光成像进行诊断的同时，可以将吸收的光子能量转换为热或产生活性氧(ROS)进行相关治疗。然而，由于技术难度过大，目前临床上基于NIR光的材料仅用于成像或图像引导治疗。

 

 

与此同时，根据世界卫生组织（WHO）的报道，由于缺乏新的抗生素，多重耐药细菌（MDRB）在未来可能每年造成大约1000万人死亡。其中，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和肠球菌(包括碳青霉烯类耐药(CRE)大肠杆菌)是优先考虑的1类细菌病原体。然而，由于开发新一代抗生素技术难度大、资金投入多、回报低，最近各大药企纷纷中止新型抗生素的研发。因此，开发非抗生素抗菌材料是临床的迫切需要。

 

在过去的十年中，人们发现新发现的石墨烯量子点（GQD）由于量子控制和边缘效应，是光电子应用领域的优秀候选者。GQDs具有良好的水溶性、缓冲性、光稳定性和生物相容性，有望成为优良的生物成像剂。研究发现，GQDs具有非常强的双光子吸收能力。另一方面，超小金纳米簇表现出一系列独特的光物理性质。一些研究小组已经证明，金纳米簇的光物理性能与其尺寸较大的纳米颗粒或母体材料的光物理性能有很大不同。由于金纳米簇具有小尺寸、近红外发射、高光稳定性和生物相容性，在生物学领域引起了广泛的关注。最新的研究成果表明，金纳米簇具有长寿命的三重态激发态，有助于产生活性氧。

 

 

近日，美国杰克逊州立大学的Paresh Chandra Ray教授领导的研究团队利用GQD和金纳米簇独特的光学性质，开发了一种基于金纳米簇和GQD的双光子激发光动力学纳米复合材料。该材料具有非常强的双光子吸收、发光以、稳定性和抗菌活性。

 

 

研究人员发现，该材料通过荧光共振能量转移（FRET）的机制表现出较强的双光子发光和双光子发光诱导光动力治疗作用。其中双光子吸收非常高的GQDs作为双光子给体，金纳米簇作为受体。实验结果表明，由于FRET过程存在，单线态氧的产生效率大大提高，从而提高了多重耐药细菌的杀菌效率。另外，该纳米平台对MRSA和耐碳青霉烯的大肠杆菌同时具有双光子生物成像和双光子光动力学治疗的双重能力。研究人员认为，该复合材料有望作为多光子成像的对比剂以及双光子激发的PDT试剂来消除多药耐药菌株。DOI：10.1021/acsabm.8b00071

 

（中国粉体网编辑整理/墨玉）