金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是由无机金属离子和含氮或氧的多齿有机配体通过配位作用自组装形成的具有无限网络结构的多孔材料。MOFs继承了无机和有机配体的双重特性，在多相催化，对映选择性分离，气体分离，气体存储，化学传感和药物输送中具有广阔的应用潜力。

光动力抗菌化学疗法（photodynamic antimicrobial chemotherapy, PACT）是指在有氧条件下通过光照激发光敏剂分子，发生光动力反应产生单线态氧、自由基和自由基离子等，对周围各种分子、组织、细胞等的氧化损伤，其没有特异性的靶目标，因而微生物不易产生对PACT的耐药性，因此该方法受到学者们的广泛关注。

我们将PACT引入植物病害防治中，制备了两种卟啉MOFs纳米复合材料，研究了卟啉MOFs对不同植物病原微生物的光动力抗菌活性，评价了卟啉MOFs对植物的安全性和遗传毒性。

一、基于戊唑醇制备的光动力协同抗菌卟啉MOF纳米复合材料

在这项工作中，以四（4-羧基苯基）卟啉（H₂TCPP）为有机连接物，以金属离子簇Zr（IV）为结点，合成了多孔卟啉MOF（PCN-224）纳米颗粒。在其孔隙中吸附负载戊唑醇，再将果胶和壳聚糖通过层层组装封堵颗粒表面，得到戊唑醇纳米复合材料（Tebuc@PCN@P@C）。结果表明，所制备的PCN-224对戊唑醇的载药率约为30％（w / w），Tebuc@PCN@P@C在酸性条件和果胶酶的刺激下释放戊唑醇。Tebuc@PCN@P@C对植物病原真菌Alternaria alternate和细菌Xanthomonas campestris pv. campestris, Pseudomonas syringae pv. tomato具有光动力协同抗菌活性，对白菜安全。因此，Tebuc@PCN@P@C应用于植物病害防治具有巨大潜力。

二、基于“Ship in a Bottle”模式制备的光动力抗菌卟啉@MOF纳米复合材料

在这项工作中，通过一锅法合成卟啉@MOF，将5,10,15,20-四（1-甲基-4-吡啶基）卟啉四（对甲苯磺酸盐）（TMPyP）作为光敏剂（PS）嵌入变体MOF（HKUST-1）的笼状结构中，形成PS@MOF。结果表明，PS@MOF可提高单线态氧（¹O₂）的产率，能广谱有效灭活植物病微生物。在离体抑菌实验中，PS@MOF对三种植物病原真菌（Sclerotinia sclerotiorum，Pythium aphanidermatum，Botrytis cinerea）和两种细菌（Pseudomonas syringae pv. lachrymans，Clavibacter michiganense subsp. michiganense）具有优异的光动力抗菌活性。在盆栽试验中，PS@MOF对侵染黄瓜叶片的核盘菌表现出优异的防治效果。洋葱根尖细胞的染色体畸变试验证实了PS@MOF没有遗传毒性，对黄瓜和白菜安全。因此，具有光动力抗菌活性的卟啉@MOF在农业应用中具有巨大的潜力，有望替代传统杀菌剂作为高效的新型杀菌剂。

唐静月：植物检疫与农业生态健康专业2017级博士研究生；导师：曹永松教授。相关研究先后发表于中科院1区化学工程期刊Chemical Engineering Journal ( IF₂₀₁₉=10.652 )和农业与食品化学期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry ( IF₂₀₁₉=4.192 )上。

原文链接：1. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.147

2. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c06487