结核病（Tuberculosis，TB）是由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，M.tb）感染引发的慢性传染性疾病，是单病原体致死人数最多的传染病（高于艾滋病），严重威胁人类健康。TB患者咳出的M.tb被健康人吸入后，首先被肺泡巨噬细胞吞噬并将M.tb运送到深部肺组织；被感染的肺泡巨噬细胞会招募大量免疫细胞到达感染部位，形成结核结节（Granuloma）。结核结节是TB特征性结构，由大量巨噬细胞紧密排列而成，其中心为“中央坏死区”，内含大量M.tb和与之对抗而死亡的巨噬细胞碎片。结核结节的致密结构能够有效隔离M.tb防止感染扩散。但是，当人体免疫力下降时，结核结节内的M.tb将大量活化和增殖，引发活动性结核。更重要的是，结核结节的致密结构严重限制了抗生素进入，致使临床上常规的多药联合治疗方案疗效差、疗程长、毒副作用大，从而导致患者依从性差及结核病的迁延不愈。因此，构建靶向结核结节的诊疗系统有望克服传统抗生素疗法的缺陷，成为结核病的新型诊疗方案。

  中山大学附属第五医院廖玉辉、黄曦、单鸿教授团队联合香港科技大学唐本忠院士、赵征博士，开发了集新型聚集发光（AIE）材料、抗结核一线药物利福平（RIF）、双亲性胶束分子（DSPE-PEG₂₀₀₀）为一体的多功能纳米胶束。此纳米胶束表面的PEG链能够延长体内长循环，AIE材料发射强烈荧光实现结核结节的体内成像和追踪，AIE材料在激发光作用下产生大量ROS实现结核菌的光动力杀伤，纳米胶束包裹的RIF实现结核病的靶向协同化疗，最终实现结核病的精准诊疗（图1）

图1. 结核病精准诊疗原理图。Step 1：bottom-up方法合成多功能纳米胶束TTD+RIF NPs；Step 2：TTD+RIF NPs通过长循环和EPR效应实现结核结节靶向成像和追踪；Step 3：TTD+RIF NPs实现结核菌的光动力杀伤合并药物治疗。

  该团队首先系统合成了新型AIE材料TTD（图2A），发现其具有发射强烈红色荧光特性（图2B）、聚集发光特性（图2C）和强烈的ROS产生特性。通过bottom-up方式合成TTD+RIF NPs后，可以得到粒径为~120 nm的球型纳米胶束TTD+RIF NPs（图2D），此NPs除了具备TTD的基本特性之外（图2E），还包裹了抗结核一线药物RIF（图F），从而实现结核菌的协同化疗。

图2. 新型AIE材料TTD和多功能纳米胶束TTD+RIF NPs的合成和表征。

  静脉注射此多功能纳米胶束TTD+RIF NPs到两种结节动物模型（图3）体内后，TTD+RIF NPs会借助其表面的PEG链逃避吞噬细胞的清除而实现体内长循环。通过EPR效应，TTD+RIF NPs靶向结节，实现结节的靶向成像（图4A,4C），并长期滞留结节部位，实现单个结节的长期靶向追踪（图4B）。

图3. (A-C) 海分枝杆菌感染所致斑马鱼神经管结节模型构建；(D-H) 海分枝杆菌感染所致小鼠尾部结节模型构建

图4. (A) TTD+RIF NPs实现斑马鱼结节的靶向成像；(B) TTD+RIF NPs实现斑马鱼单个结节的靶向追踪；(A) TTD+RIF NPs实现小鼠尾部结节靶向成像。

  对斑马鱼局部结节进行光照，相比于单纯RIF治疗组和PBS组，TTD+RIF NPs能够显著杀伤斑马鱼结节内部的海分枝杆菌（图5A,5B），斑马鱼生存率大大提高（图5C）。更重要的是，TTD+RIF NPs还能够显著杀伤对RIF完全耐药的耐药性结核杆菌（图5D,5F），预示着TTD+RIF NPs对治疗临床耐药性结核的巨大潜力。综上，基于聚集发光的多功能纳米胶束TTD+RIF NPs的纳米载药体系可以实现单个结核结节的靶向成像和追踪，能够显著杀伤结节内部的病原菌并对临床耐药菌有杀伤效果，为实现结核病精准诊疗提供新的思路，具有巨大的临床应用潜力。

图5. (A-C) TTD+RIF NPs实现斑马鱼结节部位海分枝杆菌的光动力杀伤合并药物治疗；(D-F) TTD+RIF NPs实现耐药结核菌的有效杀伤。

  论文信息：Yuhui Liao?, Bin Li?, Zheng Zhao?, Yu Fu, Qingqin Tan, Xingyu Li, Wei Wang, Jialing Yin, Hong Shan*, Ben Zhong Tang*, Xi Huang*. Targeted Theranostics for Tuberculosis: A Rifampicin-Loaded Aggregation-Induced Emission Carrier for Granulomas-Tracking and Anti-Infection. ACS Nano. 10.1021/acsnano.0c00586 (SCI indexed, IF= 13.903; 工程技术一区)

  论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.0c00586