临床上各类强致病菌已具有多重耐药性，并易在医疗器械表面和宿主体内形成顽固、难以破坏的生物被膜，从而严重威胁住院病患的生命健康。针对传统抗生素研发周期长、投入产出比低的关键问题，如何拓展新的抗菌机制，进而对已知药物结构进行化学优化，成为加速新型抗生素临床转化的一种有效策略。研究团队针对三价铁离子和碱性磷酸酶（ALP）参与调节细菌正常生物学功能的特征，设计开发了一类基于铁螯合机制的ALP激活型细菌诊疗分子探针，验证了探针与已知抗生素的联用可增强后者对超级细菌所形成生物被膜的破坏效应，并可用于被膜的动态荧光示踪。
研究团队与美国得克萨斯大学奥斯汀分校JonathanSessler教授课题组合作，从一种传统的铁螯合药物地拉罗司（ExJade）母核出发，通过化学修饰构建了苯并噻唑类衍生物ExBT，发现衍生物结构在水溶液中表现出包含聚集诱导发光（AIE）、激发态分子内质子转移（ESIPT）和电荷转移等在内的独特混合发光机制，并可通过与三价铁离子的螯合猝灭荧光（上图）；基于ALP在细菌中的高表达，合成了铁螯合位点磷酸化修饰的激活型诊疗探针ExPhos，通过对绿脓杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌所形成生物被膜的测试发现，探针可通过其本征荧光被内源性ALP激活及进一步被三价铁离子猝灭，实现细菌生物被膜的动态荧光示踪；实验表明，探针与已知抗生素药物头孢哌酮的联用可有效增强抗生素对耐药菌生物被膜的破坏效应，从而为靶向细菌重要生物学机制的新型诊疗型探针发展提供新的研究思路。
上述工作发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2021, DOI: 10.1021/jacs.0c11641)。研究工作主要由我校制药工程专业硕士研究生颜凯程、博士后韩海浩和青年教师胡习乐等协作完成，工作得到了田禾院士的悉心指导。相关微生物学研究得到了上海交通大学药学院陈代杰教授的指导与支持。工作获得了国家自然科学基金重大研究计划、优秀青年科学基金、上海市科技重大专项、上海市科委国际合作项目等资助。
