三芳基甲烷染料-葫芦[n]脲超分子体系光动力灭菌活性研究

随着抗生素的广泛使用，细菌耐药性问题日益凸显。光动力灭菌是基于活性氧物种的非特异性多靶点损伤机制，细菌对其难于产生耐药性，因此是一类有重要发展前景的灭菌方法，亟待发展高效光动力灭菌药物。三芳基甲烷染料具有光动力灭菌活性，但其芳香基团的自由旋转导致激发态超快失活，限制了光动力灭菌活性的提高。针对三芳基甲烷染料这一结构上的缺陷，并考虑到细菌细胞壁带有大量负电荷的特点，本课题拟设计合成带正电荷的铵基团或可质子化的胺基团修饰的卤代或非卤代三芳基甲烷染料，深入研究葫芦[n]脲分子与它们的超分子相互作用对它们芳香基团自由旋转的抑制效果及光动力灭菌活性的促进作用，考察三芳基甲烷染料带正电荷数量以及亲油亲水特性对光动力灭菌活性的影响，优化三芳基甲烷染料-葫芦[n]脲超分子光动力灭菌体系，为新型高效光动力灭菌药物的研发提供新思路。

随着抗生素的广泛使用，细菌耐药性问题日益凸显。光动力灭菌疗法基于活性氧物种的非特异性多靶点损伤机制，细菌对其难于产生耐药性，是一类有重要发展前景的灭菌方法，亟待发展高效光动力灭菌药物。三芳基甲烷染料具有光动力灭菌活性，但其短的激发态寿命及其对动物细胞的光损伤能力，限制了其实际应用。我们通过在三芳基甲烷染料上引入可质子化基团，制备了若干新型三芳基甲烷染料，比较了它们对哺乳动物细胞、革兰氏阳性和阴性菌的光动力灭活能力，还利用葫芦[7]脲（CB[7]）的超分子包结作用显著改善了其光物理性质及其在水溶液中的稳定性。主要研究结果如下：.1) 基于细菌细胞壁带有大量负电荷的特点，通过在商业三芳基甲烷染料CV和EV中引入可质子化基团，制备了三种新型阳离子型染料MPCV、DPCV和AEV。质子化作用使三种染料带有更多正电荷，水溶性大幅增强，对人肺癌A549细胞的摄取能力显著降低，对大肠杆菌的结合能力依然保持甚至有所增强；MPCV和AEV的羟基自由基产生能力也明显强于CV和EV；结果MPCV和AEV对大肠杆菌较肺癌A549细胞表现出特异性光动力灭活能力。.2) 研究表明，由于多带一个正电荷，MPCV对革兰氏阳性和阴性菌的结合能力都明显强于CV，但主要定位在细菌细胞壁的较浅区域，远离细菌的细胞质膜（光动力灭活的重要标靶之一）；另一方面，革兰氏阳性菌的细胞壁远厚于革兰氏阴性菌；致使MPCV产生的活性氧物种难于扩散到达细胞质膜，结果与CV相比，MPCV对革兰氏阴性菌的光动力灭活能力增强，对革兰氏阳性菌的光动力灭活能力显著减弱，成为首个对革兰氏阴性菌有选择性灭活能力的光动力试剂。.3) 研究了CB[7]与CV和MPCV的超分子相互作用，结果表明，CB[7]与两者均能形成包结复合物，由于多带一个正电荷，MPCV与CB[7]的包结作用更强；包结物的形成显著提高了MPCV的荧光强度以及在中性和碱性水溶液中的稳定性。.4) 利用葫芦[7]脲或葫芦[8]脲、碱金属或碱土金属（Na+、K+、Ca2+、Mg2+）与阴离子卟啉H2TCPP4-或H2TPPS4-在水溶液中自组装成配位聚合物纳米颗粒，提高了相应卟啉光敏剂在A549 细胞中的摄取能力。.5) 利用阳离子染料Coralyne和阴离子染料AMDA形成的超分子复合物体系，实现对脂多糖的特异性荧光比率响应，检测限达到0.2 μM。