发表文章封面 并以封面文章发表在

细菌感染严重威胁着人类健康，尽管为治疗细菌感染已经开发了各种抗菌剂，例如目前临床上广泛使用的抗生素，但许多传统抗菌剂容易产生耐药性导致其效率低下。同时在某些细菌感染的炎症反应过程中会发生局部酸中毒，致使感染部位呈现明显的弱酸环境。因此，构建具有pH响应的智能抗菌材料可有效的提高治疗效率。近年来面对细菌感染带来的挑战和诊疗一体化发展趋势，大多数研究都只是通过对抗菌剂进行复杂的功能团修饰，实现细菌杀灭与监测的简单叠加，缺乏对细菌微酸环境的响应。

基于此，近日，华南理工大学国家人体组织功能重建工程技术研究中心任力教授、贾永光副研究员等人首次采用一步季铵化原位构建了具有细菌微酸环境响应且可同步实现细菌杀灭与成像的高分子季铵盐抗菌剂的集成体系（图1）。研究成果One-Pot of Dual- Poly(vinyl ) with for pH- and of 被选为并以封面文章发表在 上。

图1：进行pH值可转换的杀菌和成像示意图

该工作研究通过对带有叔胺基团的聚乙烯醇（PVA）衍生物进行一步季铵化制备得到侧基带有聚集诱导发光性质的四苯基乙烯（TPE）的聚乙烯醇季铵盐（PVA-TPE）。随后分别研究了材料在正常生理条件pH 7.4和微酸环境pH 5.5的体外抗菌性能。结果表明，PVA-TPE浓度为50 μg/mL时，99.34 %的革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌被杀死，此时仍有47.7 %的革兰氏阴性菌大肠杆菌存活，表明在pH 7.4下PVA-TPE对革兰氏阳性菌具有选择性杀菌与成像能力（图2）。在切换为pH 5.5后，PVA-TPE浓度为50 μg/mL时，几乎有100 %的金黄色葡萄球菌被杀死，此时大肠杆菌的杀菌率也从43 % 提高到98.97 %，表现出了对革兰氏阴性和阳性细菌增强的广谱抗菌性能，同时对于两种细菌都呈现良好的成像能力（图 3）。PVA-TPE对L929，HepG2和红细胞的哺乳动物细胞均表现出低细胞毒性。

图2：pH 7.4下的体外抗菌性能表征

图3：pH 5.5下的体外抗菌性能表征

最后，以金黄色葡萄球菌感染的小鼠为模型，对材料的体内抗菌效果进行了研究（图4）。结果表明，在对照组治疗后的第14天仍观察到明显的溃疡和伤口感染，与之形成鲜明对比的是，实验组的小鼠感染明显减轻，并且愈合速度比对照组明显较快。表明PVA-TPE可以有效地杀死体内细菌并促进伤口愈合。

图4：PVA-TPE的体内抗菌表征

该研究是第一个通过简便一锅式季铵化反应构建的可pH切换的“监测和杀灭细菌”的集成体系。该工作的贡献不仅提供了将细菌成像和抗菌微环境应响应相结合的抗菌材料，而且还验证了体内细菌感染的治疗方法。因此，该治疗诊断系统在临床细菌感染的治疗中具有良好的应用潜力，并且基于PVA基质的良好生物学与力学性能，该材料可以很容易地扩展到抗菌水凝胶和薄膜材料等。

该工作是在国家自然科学基金等项目的支持下与王琳副研究员、高蒙副研究员以及南方医科大学崔忠凯教授的合作下完成。

One-Pot of Dual- Poly(vinyl ) with for pH- and of

, 2020, DOI: 10.1039/