结核病是一种由结核分枝杆菌（M.tb）引起的致命传染性疾病，由于细菌的耐药性以及药物半衰期短等原因，难以用抗生素进行治疗。光疗是一种很有前景的可替代抗生素对抗结核分枝杆菌的方法。探索一种能有效治疗结核病的智能材料无疑极具吸引力，但也是一项极具挑战性的任务。为了解决这一问题，近日南方医科大学第七附属医院的团队在《Advanced Materials》（IF=27.4）上发表题为“NIR-II AIE Luminogen-Based Erythrocyte-Like Nanoparticles with Granuloma-Targeting and Self-Oxygenation Characteristics for Combined Phototherapy of Tuberculosis”的突破性研究文章，构建了一种集聚集诱导第二近红外发射、肉芽肿靶向和自供氧功能于一体的仿生治疗纳米颗粒，用于显著的荧光成像导航下的结核病联合光疗。APExBIO团队为本文的实验研究提供了高品质的细胞组织快速裂解液：RIPA Lysis Buffer (Strong, without inhibitors) (Cat. No：K1120)

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研究背景：

结核病由结核分枝杆菌（M.tb）引起，全球感染率高，传统抗生素存在耐药性、副作用大等问题。光动力疗法（PDT）和光热疗法（PTT）具有无耐药性、非侵入性等特点，但PDT依赖氧气，而结核肉芽肿的缺氧微环境显著降低其疗效，因此需设计智能材料，实现长循环、靶向聚集、供氧增效及联合治疗。

本文针对结核病治疗中抗生素耐药性和药物半衰期短的难题，开发一种集成像导航、靶向递送、自供氧和联合光疗于一体的仿生纳米颗粒。

流程图 基于聚集诱导发光的类红细胞纳米颗粒治疗示意图

研究工作

1. RBC-O₂/TQ@PB的合成与表征

为了验证纳米颗粒的合成、结构及功能特性，通过表征合成的RBC-O2/TQ@PB纳米颗粒，验证其结构、光学性质和载药能力，结果发现PEG250-TQ具有典型的聚集诱导发射（AIE）特性，其在聚集态下表现出强NIR-II荧光。RBC-O2/TQ@PB纳米颗粒成功包载了氧气和PEG250-TQ，且具有良好的分散稳定性和光热转换能力，为后续的光疗应用提供了基础。

Fig.1 RBC-O2 /TQ@PB的表征

2. 体外抗菌活性验证

为了评估RBC-O₂/TQ@PB对结核分枝杆菌（M.m和BCG）的杀伤能力，通过菌落形成单位（CFU）计数、活/死菌染色和扫描电子显微镜（SEM）观察，研究RBC-O2/TQ@PB在激光照射下对M.m和BCG的杀菌效果及其对细菌形态的影响。结果发现联合光疗（PTT+PDT）组杀菌效果显著优于单一疗法。

Fig.2 RBC-O2/TQ@PB的体外光热和光动力疗效

3. 体内靶向性与药代动力学

为了研究RBC-O2/TQ@PB纳米颗粒在小鼠模型中对肉芽肿的靶向能力，建立了小鼠尾部（M.m感染）和肺部（BCG感染）肉芽肿模型，通过H&E和抗酸染色确认模型成功。荧光成像追踪纳米颗粒在肉芽肿的富集，药代动力学分析血液半衰期。结果发现RBC膜修饰显著延长血液循环时间，增强EPR效应介导的肉芽肿靶向。

Fig.3 RBC-O2/TQ@PB在小鼠模型中的靶向性评估

4. 体内光疗效果

为了评估RBC-O2/TQ@PB在体内对小鼠尾部和肺部肉芽肿的光疗效果，通过观察尾部病变尺寸变化（肉眼和H&E染色），评估肺部组织病理改善，通过抗酸染色检测肉芽肿内细菌残留。结果发现联合光疗组尾病变显著缩小，细菌载量大幅降低。Fig.4 RBC-O2/TQ@PB的体内光疗效果

5. 生物安全性评价

为了验证纳米颗粒的体内外生物相容性，通过溶血实验、细胞毒性实验、血液分析、血液生化分析以及主要器官的组织学切片观察，全面评估RBC-O2/TQ@PB的生物相容性和潜在毒性。结果显示，纳米颗粒无明显溶血性、细胞毒性或器官损伤，血液指标均在正常范围内。Fig.5 RBC-O2/TQ@PB的生物安全性评估

研究结论

RBC-O₂/TQ@PB通过仿生红细胞膜延长循环时间，靶向肉芽肿并自供氧，结合PTT和PDT，显著抑制M.tb生长，改善TB病理损伤，且具有良好生物安全性。

精彩看点

• AIE光敏剂创新

利用聚集诱导发光（AIE）特性，解决传统光敏剂在水溶液中荧光淬灭问题。

• 自供氧系统

PFC负载氧气直接缓解肉芽肿缺氧，突破PDT效率瓶颈。

• 多功能集成

成像、靶向、供氧、联合治疗一体化设计，提升治疗精准性。

不足之处（文中）

• 动物模型局限性

仅使用小鼠模型，未验证灵长类或临床样本。

• 长期毒性数据

缺乏纳米颗粒在体内的长期代谢和潜在毒性研究。

• 给药方式单一

仅通过静脉注射，未探索局部给药或吸入等更优途径。

后续可能研究方向

• 临床前转化

开展大型动物实验及药代动力学优化。

• 联合疗法拓展

结合化疗或免疫治疗，进一步提升疗效。

• 智能响应设计

开发pH/温度双重响应纳米颗粒，增强病灶特异性释放。

• 多模态成像应

整合MRI或CT成像，实现更精准的治疗导航。

参考文献：

Wang H,et al. NIR-II AIE Luminogen-Based Erythrocyte-Like Nanoparticles with Granuloma-Targeting and Self-Oxygenation Characteristics for Combined Phototherapy of Tuberculosis. Adv Mater. 2024 Sep;36(38):e2406143.

doi: 10.1002/adma.202406143. Epub 2024 Jul 28.

PMID: 39072892.