2023年9月3日，国际环境科学与生态学领域权威刊物《Journal of Hazardous Materials》（最新影响因子13.6）在线发表了我中心黄明东/徐芃教授团队的研究成果“From disinfectants to antibiotics: Enhanced biosafety of quaternary ammonium compounds by chemical modification”，介绍了一种通过化学结构修饰来提高季铵盐消毒剂抗菌活性和生物安全性的新型策略。（DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.132454）
季铵盐化合物（QAC）不仅被大量应用于医疗领域，如术前消毒、伤口清洁、粘膜和非临界表面消毒等，还被用于成千上万的消费品，如洗手液、化妆品和身体洗液等日化产品中。尤其自2019年12月新冠肺炎疫情爆发以来，全球QAC消毒剂的使用量大幅增加。QAC广泛的使用和大量在环境中的释放引发了人们对其潜在风险的担忧。越来越多研究表明其对机体产生潜在的不良影响，包括皮肤效应（过敏、组织坏死等）、呼吸效应（可引发急性呼吸窘迫综合征等）、慢性神经毒性、和生殖毒性。更严重的是，高剂量的QAC具有很强的体内急性毒性，因此，QAC只能用于物表或体表消毒，无法应用于体内。
为了提高QAC的抗菌活性和生物安全性，本研究基于一种常见的季铵盐化合物苯扎溴铵的化学结构，用酞菁基取代了其长烷基链，同时保留了苯扎烷烃的苄基或苯基，构建了一类新的含酞菁的QAC（PAC）。首先，得益于酞菁环的高度刚性和疏水性，PAC在与细胞膜相互作用的过程中可减少QAC的熵损失，进而促进QAC对细菌细胞膜的破坏。此外，酞菁作为一种光敏剂，可通过抗菌光动力疗法（aPDT）效应进一步提高QAC抗菌活性；其次，我们之前研究证明的酞菁对人血清白蛋白（HSA）具有很强的结合亲和力（DOI: 10.7150/thno.8527、10.4028/www.scientific.net/AMR.335-336.363），因此PAC在血管中可结合HSA，从而降低其对于血细胞以及对内皮细胞的急性毒性。PAC在有效浓度下，具有很强的抗菌活性，而不会引起溶血和细胞毒性。在小鼠脓毒症模型中， PAC在减少细菌负荷、改善器官功能障碍和提高生存率方面的效率明显高于临床一线抗生素万古霉素。总之，我们该项研究提出了一种新的策略来QAC的提高抗菌活性和生物安全性，并且扩大了QAC在全身感染治疗中的应用范畴，为构建新的皮肤和体内抗菌药物提供了新的设计思路和实践。
我中心黄明东教授和徐芃教授为论文共同通讯作者，博士生麦宇涵为第一作者。该研究工作得到国家重点研发计划项目（2017YFE0103200）和国家自然科学基金项目（31670739、82070142和22077016）、福建省科技创新重点项目(2021G02004)、福建省自然科学基金(2021Y4008和2019-WJ-17)的资助。黄明东教授/徐芃教授团队长期从事基于光动力学的抗菌、抗感染的研究。此外，该团队还构建一类安全且环境友好的QAC消毒剂，为构建清洁、安全、环保的消毒剂开辟了新的途径（DOI:10.1016/j.jclepro.2022.134632）。
