一种具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂及其制备方法和应用，涉及生物化学材料领域。本发明专利技术提供的具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂具有式I所示结构；本发明专利技术提供的广谱抗菌活性的水溶性光敏剂，其分子结构中的吡啶盐和季铵盐基团使分子具有正电性，可与细菌有效结合；将本发明专利技术所述光敏剂用于光动力抗菌，实验表明光敏剂对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌及相关耐药菌均有良好的光动力杀伤效果；同时，本发明专利技术所述光敏剂还具有良好的水溶性，可用于构建具有广谱抗菌功效的细菌感染治疗药物。药物。药物。

【技术实现步骤摘要】
一种具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物化学材料
，特别涉及一种具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]细菌是地球生物中数量最多的一类，对人类的生活有很大的影响。一方面，细菌在食品、生物、医药等领域被广泛应用。另一方面，细菌是许多疾病的病原体，对人们的健康造成巨大威胁。细菌感染是最严重的健康问题之一，每年会导致数百万人患病，这对全球公共卫生构成严重威胁。抗生素作为一种有效的细菌感染治疗药物，自其被发现以来就广泛应用于治疗细菌感染。但由于近几十年来抗生素的滥用，导致各类耐药的“超级细菌”出现并广泛传播。因此，寻找能够有效对抗耐药细菌感染的治疗方法一直是科学家研究的重点。
[0003]光动力抗菌化学疗法(Photodynamic antimicrobial chemotherapy,PACT)是一种新兴的细菌感染治疗方法，其作用机制是利用光敏剂分子在激发源照射下产生的活性氧物种(Reactive oxygen species,ROS)对病原微生物进行高效杀伤。由于具有安全高效，易于实施，可重复给药，具有良好的生物相容性和协同性的优点，PACT疗法已受到广泛关注。根据光敏剂产生活性氧类型的不同，光敏剂可分为两种类型，即产生自由基的I型光敏剂和产生单线态氧的II型光敏剂。相较于I型光敏剂，II型光敏剂产生的单线态氧可直接对不饱和脂类、多肽、酶等细胞成分等生物分子造成氧化损伤，因此II型光敏剂具有更好的细菌杀伤效果。
[0004]大多数已报道的II型光敏剂对于革兰氏阳性菌有不错的杀菌效果，但对于脂多糖保护的革兰氏阴性菌及相关耐药菌杀菌效果并不理想。另外，大部分光敏剂都是疏水性的，这限制了其应用范围。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂及其制备方法和应用。本专利技术提供的光敏剂具有强的单线态氧产生能力，可对金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及耐链霉素大肠杆菌等多种细菌进行高效的光动力杀伤，具有广谱抗菌活性；同时，该光敏剂具有良好的水溶性。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂，具有式I所示结构：
[0008][0009]所述式I中的A为O或S；
[0010]所述式1中的R1或R2独立地为
[0011]所述式1中的X1‑
、X2‑
和中的X3‑
独立地为F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
或I
‑
。
[0012]优选的，所述中的n为0～6的整数；所述中的m为1～6的整数。
[0013]优选的，所述中的n为0或1；所述中的m为2或3。
[0014]优选的，具有式I
‑
1、式I
‑
2、式I
‑
3或式I
‑
4所示结构：
[0015][0016][0017]本专利技术提供了上述技术方案所述的水溶性光敏剂的制备方法，包括以下步骤：
[0018](1)将具有式II所示结构的化合物与4
‑
乙烯基吡啶、钯催化剂、无机碱和第一有机溶剂混合，在保护气氛下进行赫克反应，得到具有式III所示结构的化合物；
[0019][0020]所述式II和式III中的A为O或S；
[0021]所述式II中的X4和X5独立的为F、Cl、Br或I；
[0022](2)将所述具有式III所示结构的化合物与具有式IV和/或式V结构的化合物、第二有机溶剂混合，在保护气氛下进行成盐反应，得到具有式I所示结构的具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂；
[0023][0024]所述式IV中的X1和所述式V中的X2独立地为F、Cl、Br或I；
[0025]所述式V中的X3‑
为F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
或I
‑
。
[0026]优选的，所述步骤(1)中，具有式II所示结构的化合物和4
‑
乙烯基吡啶的摩尔比为1:(2～2.5)；具有式II所示结构的化合物、钯催化剂和无机碱的摩尔比为1：(0.03～0.08)：(2～4)。
[0027]优选的，所述步骤(1)中的赫克反应的温度为80～130℃。
[0028]优选的，所述步骤(2)中的具有式III所示结构的化合物与具有式IV和/或式V结构的化合物的摩尔比为1：(2～5)。
[0029]优选的，所述步骤(2)中的成盐反应的温度为60～100℃。
[0030]本专利技术提供了上述技术方案所述的广谱抗菌活性的水溶性光敏剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的广谱抗菌活性的水溶性光敏剂在制备具有广谱抗菌效果的光动力抗菌药物中的应用。
[0031]本专利技术提供一种具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂，具有式I所示结构：
[0032][0033]所述式I中的A为O或S；
[0034]所述式1中的R1或R2独立地为
[0035]所述式1中的X1‑
、X2‑
和中的X3‑
独立地为F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
或I
‑
。
[0036]本专利技术提供的具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂，分子结构中具有吡啶盐或吡啶盐和季铵盐，其中吡啶盐或季铵盐使式I所示结构的光敏剂分子具有正电性，而细菌的表面呈负电性，由于静电相互作用，式I所示结构的光敏剂可与细菌进行有效结合，为后续的高效杀伤建立了基础；同时，本专利技术提供的具有式I所示结构的光敏剂具有强的单线态氧产生能力；将式I所示结构的光敏剂用于光动力抗菌，本专利技术式I所示结构的光敏剂可对革兰氏阳性菌中的金黄色葡萄球菌及其耐药菌和革兰氏阴性菌中的大肠杆菌及其耐药菌进行高效光动力杀伤，表明本专利技术所述光敏剂具有广谱抗菌活性；同时，本专利技术所述光敏剂还具有良好的水溶性，有助于提高其生物相容性和拓宽其应用范围，可用于构建具有广谱抗菌效果的光动力抗菌药物。
[0037]本专利技术还提供了上述技术方案所述分子结构为式I的具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂的制备方法，通过依次进行赫克反应和成盐反应，制备得到式I所示的具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂，制备方法步骤简单，容易操作，适宜工业生产。
附图说明
[0038]图1为Py
‑
4Br与单线态氧捕获剂ABDA混合溶液吸收光谱随光照时间的变化情况；
[0039]图2为Py
‑
4Br与单线态氧捕获剂ABDA混合溶液在380nm处吸光度值随光照时间的变化情况；
[0040]图3为不同浓度的Py
‑
4Br对金黄色葡萄球菌的光动力杀伤情况；
[0041]图4为不同浓度的Py...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂，具有式I所示结构：所述式I中的A为O或S；所述式1中的R1或R2独立地为所述式1中的X1‑
、X2‑
和中的X3‑
独立地为F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
或I
‑
。2.根据权利要求1所述的具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂，其特征在于，所述中的n为0～6的整数；所述中的m为1～6的整数。3.根据权利要求1所述的具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂，其特征在于，所述中的n为0或1；所述中的m为2或3。4.根据权利要求1所述的具有广谱抗菌活性的水溶性光敏剂，其特征在于，具有式I
‑
1、式I
‑
2、式I
‑
3或式I
‑
4所示结构：5.权利要求1～4任一项所述的水溶性光敏剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将具有式II所示结构的化合物与4
‑
乙烯基吡啶、钯催化剂、无机碱和第一有机溶剂混合，在保护气氛下进行赫克反应，得到具有式III所示结构的化合物；
所述式II和式III中的A为O或S；所述式II中的X4和X5独立的为F、Cl、Br或I；(2)将所述具有式III所示结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建国，姜国玉，龚建业，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：