近日，我校范代娣教授团队联合西安交通大学科研团队开发了一种可推广的分子工程策略，用于设计高性能的AIE型ONOO⁻生成剂，并成功构建了负载ONOO⁻生成剂（+PyPTP-NO）的双层微针贴片（+PyPTP-NO@DMN），利用微针实现生物膜的物理穿透与治疗剂的精准递送，显著提升了抗菌效率，有效促进了组织再生与伤口修复。这些发现将为高效ONOO-生成剂和智能微针递送系统的进一步发展提供新思路。
光动力疗法（PDT）因其非侵入性、优异的时空可控性、低毒副作用以及不易诱导耐药性等优点，在细菌生物膜清除方面展现出巨大潜力。然而，传统PDT依赖生成的活性氧（ROS）如羟基自由基（∙OH）和单线态氧（¹O₂），其瞬时寿命分别仅约10⁻⁹秒和10⁻⁶秒，有效扩散半径不足30 nm，难以深入穿透致密的生物膜屏障，从而限制了治疗深度与效率。
高毒性的过氧亚硝酸根阴离子（ONOO⁻）由一氧化氮（NO）与超氧阴离子（O₂•⁻）反应生成，其半衰期显著延长（约1秒），扩散范围更广（作用半径>100微米），能够快速破坏细菌细胞膜并有效清除生物膜。
研究团队合成了一系列具有AIE特性的ONOO⁻生成分子：包括PyTP-NO、PyPTP-NO与+PyPTP-NO。这些分子以N-甲基-N-亚硝基苯胺作为光激活NO释放单元，噻吩作为π桥，苯基乙腈作为电子受体。通过增强分子吸电子能力与扩展π共轭体系，有效提升了分子消光系数和系间窜越效率。在这些ONOO⁻生成型AIE材料中，+PyPTP-NO表现出最强的自旋轨道耦合效应和光照射下最快的NO释放速率，从而能够同步促进O₂•⁻生成与NO释放，显著提升ONOO⁻产率。通过将+PyPTP-NO负载于双层微针贴片（+PyPTP-NO@DMN）的速溶聚乙烯醇（PVA）针尖中，可实现对生物膜的有效物理穿透。微针背衬由ε-聚赖氨酸接枝重组胶原蛋白（CF-1552）、氧化葡聚糖（ODex）和PVA构成，其降解速率远慢于PVA针尖，作为水凝胶敷料促进伤口愈合。
实验结果表明，经+PyPTP-NO@DMN联合光照处理10天后，小鼠体表伤口几乎完全闭合，相对伤口面积仅为3.86%。该治疗系统的作用机制在于：微针针尖的水溶性基质在体液环境中快速溶解，将治疗剂+PyPTP-NO精准递送至生物膜深层；随后光照产生的ONOO⁻可同步降解EPS并杀灭包埋的微生物，在伤口恢复早期彻底清除生物膜，促使伤口从炎症期快速过渡到组织重塑期；在愈合后期，+PyPTP-NO@DMN贴片的背衬层发挥重要作用，CF-ε-PL和ODex有效促进了上皮再生和血管生成，进一步加速了修复进程。
该微针系统展现出优异的抗菌疗效和生物相容性，具有显著的临床转化潜力，为高效ONOO⁻生成剂的开发及新型DMN贴片用于感染伤口治疗提供新思路。
该成果以“Molecular Engineering of Aggregation-Induced Emission Peroxynitrite Generators for Biofilm Eradication via Bilayer Microneedles”为题发表于Aggregate期刊，论文第一作者为西北大学硕士研究生高雪丽和西安交通大学博士生倪钧钧，通讯作者为西北大学范代娣教授、赵婧副教授和西安交通大学靳国瑞教授。
