光在疾病治疗中具有巨大潜力，高效光催化剂的开发可以提高光催化系统在生物医学中的利用率。鉴于此，中科院化学所白昊天、王树等人设计了一种设计和合成共轭聚合物光催化剂的新方法，用于光催化 CO₂ 还原，该方法依赖于用理论计算的描述符建立的多元线性回归模型。

研究人员建立了分子结构和 CO 产量之间的对数关系，并确定聚（芴-共-噻吩）异常体 (PFT) 为最佳。PFT 在乙腈中激发的 CO 再生率为 231 nmol h^-1，在水溶液中激发的 CO 再生率为 46 nmol h^-1，反应选择性为 88%。通过开发包裹 PFT 的脂质体用于靶向巨噬细胞递送，研究人员取得了进一步的进展。通过将 PFT 分布在脂质体膜上，研究人员构建的光催化系统可有效地从周围的 CO₂ 中原位生成 CO。这种局部 CO 生成充当内源性信号分子，促进巨噬细胞从 M1 表型向 M2 表型极化。因此，M2 细胞减少了促炎细胞因子 (TNF-α、IL-6 和 IL-1β) 的分泌。

研究人员还证明了该系统在白光照射下治疗脂多糖诱导的心肌细胞炎症的有效性。此外，该研究结合了理论计算和实验技术，包括瞬态吸收、飞秒超快光谱和原位红外光谱，全面了解了 CO₂ 还原所涉及的复杂过程。这些发现为共轭聚合物和光催化系统在生物医学研究中的进一步发展铺平了道路。

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Chuanwei Zhu, Junjie Cheng, Hongrui Lin, Zhiwen Yang, Yiming Huang, Fengting Lv, Haotian Bai, and Shu Wang. Rational Design of Conjugated Polymers for Photocatalytic CO2 Reduction: Towards Localized CO Production and Macrophage Polarization. Journal of the American Chemical Society 2024.

DOI: 10.1021/jacs.4c04980

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c04980