中药学院在Advanced Science发表开创性研究成果:首次揭示中药药效成分“超分子手性”调控光动力抗菌机制

来源: 作者: 发布时间:2025-11-20

近日,北京中医药大学中药学院联合中国科学院化学研究所在国际权威期刊《Advanced Science》(中科院1区TOP期刊,IF: 14.1)发表题为《Amino Acid Directed Helical Assemblies of Natural Berberine for Chirality-Dependent Photodynamic Antibacterial Therapy》的研究论文。该研究由北京中医药大学中药学院赵浩强领衔,联合北京中医药大学雷海民教授,中国科学院化学研究所欧阳光辉、刘鸣华研究员团队共同完成。该研究首次利用天然中药活性成分小檗碱(Berberine, BBR)与手性氨基酸衍生物进行可控组装,成功构建了具有明确超分子手性且镜像对称的螺旋纳米纤维,并揭示了其“手性依赖”的光动力抗菌机制。该研究不仅为理解中药复杂体系的多层次药效作用提供了全新视角,也为开发高效、精准的天然药物递送与治疗平台开辟新路径。

手性是生命体系的本质属性,从DNA的双螺旋结构到细胞膜中磷脂的有序排列,生命物质普遍呈现出明确的手性偏好。在药物化学领域,分子的手性构型直接决定其与生物靶点之间的“锁钥”匹配关系,从而深刻影响药理活性、安全性及体内行为。相较于合成药物中对手性的系统研究,当前中药领域的研究仍主要集中在单一活性成分的化学结构与药理作用上。近年来,随着超分子化学被引入中药研究,逐渐形成新的研究热点。但现有工作多关注聚集终态的纳米/微米结构及其生物活性表征,对中药活性成分在超分子手性层次的效应及其生物学功能目前尚无报道。本研究首次将中药活性分子BBR与手性模板Fmoc-Y共组装,构建了具有可控手性(左旋/右旋)的螺旋纳米纤维,并发现右旋纳米纤维可通过手性匹配原理高效靶向细菌膜,显著增强光动力抗菌效果。这一发现填补了中药超分子手性生物学效应研究的空白,为理解中药多层级药效机制提供了新视角。

本研究通过精细调控分子组装条件,成功实现了手性从分子到纳米尺度的传递,并首次发现:1.“小檗碱”右旋纳米纤维(Fmoc-L-Y/BBR)对细菌膜的吸附效率显著优于左旋结构;2. 在光激发下,右旋纤维的活性氧(ROS)生成量显著高于左旋体系,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别达74.5%和100%;3.通过扫描电镜(SEM)和膜通透性实验,证实了手性匹配是增强细菌膜穿透的关键因素。此外,该手性纳米纤维水凝胶在动物实验中展现出良好的伤口愈合能力。在小鼠金黄色葡萄球菌感染模型中,右旋纳米纤维联合光照治疗8天内伤口愈合率超过85%,显著优于对照组。这一成果为耐药菌感染治疗提供了新策略,并有望拓展至肿瘤光动力治疗、生物传感等领域。

北京中医药大学赵浩强(第一/通讯)、焦静怡博士(共同一作)为本文第一作者,北京中医药大学中药学院赵浩强、雷海民教授,中国科学院化学研究所欧阳光辉、刘鸣华研究员为该论文的共同通讯作者。该工作获得了国家自然科学基金(项目号:82304704、22322207、52321006)、北京市自然科学基金(20230484423)和中央高校基本科研业务费(2023-JYB-JBQN-052)等项目的支持,同时本研究还受益于CAS胶体与界面化学重点实验室的技术协作,体现了多学科交叉协同创新的优势。

撰稿:赵浩强

审核:徐冰 任智宇 傅骞