抗耐药菌近红外光治疗分子的制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了一类具有细菌靶向的近红外光敏剂的制备及其用于耐多药幽门螺旋杆菌生物膜光疗。该类光敏剂由预修饰靶向基团的IR780分子与聚集诱导发光试剂TPE结构构成。该类抗菌光敏剂表现出良好的光热、光动及光热稳定性，且生物安全性好。细菌实验表明，该类光敏剂结构上的富正电荷基团具有良好的细菌靶向性。抗菌实验表明，在低浓度(10μM)和低激光功率(808nm,0.3W/cm2)下，该光敏剂所不仅能使浮游幽门螺杆菌细胞膜裂解，还可以破坏已形成的生物膜的完整性并杀伤其中的细菌(附图)。该光敏剂具有良好的光热特性及细菌性，因此有望应用于临床耐药菌的光疗研究中。用于临床耐药菌的光疗研究中。用于临床耐药菌的光疗研究中。

【技术实现步骤摘要】
抗耐药菌近红外光治疗分子的制备及应用


[0001]本专利技术属于细菌光疗
，具体涉及一类具有细菌靶向和高光热转换效率的光敏 剂的制备及其在耐多药幽门螺旋杆菌生物膜光疗中的应用。

技术介绍

[0002]公开此
技术介绍
的信息仅仅只为了增加对本专利技术的总体理解，并不暗示或承认此部分 背景内容已经成为本领域一般技术人员所公知的技术。
[0003]幽门螺杆菌(H.pylori)感染一直是人类健康的一类重大威胁，在世界范围内导致极高 的胃部感染率，尤其是在低收入国家。在青霉素于1928年发现后，各种抗生素得到了广泛的 发展，包含两种抗生素和一种质子泵抑制剂的三联疗法逐渐成为根除幽门螺杆菌的有效途径。 然而，在过去的几十年里，抗生素的滥用引发了幽门螺杆菌耐药性的急剧增加，使得传统的 抗生素疗法在治疗常见的细菌感染时不再有效。多重耐药性(MDR)幽门螺杆菌的出现证实 了这种威胁，MDR幽门螺杆菌对所有已知的抗生素都具有耐药性。此外，幽门螺杆菌群落还 可以嵌入自分泌的细胞外聚合物(EPS)中形成生物膜，包裹在生物膜中的细菌不仅对抗生 素的抵抗力提高10
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1000倍，而且可以使细菌隔离宿主的免疫反应。因此，迫切需要为耐多 药幽门螺杆菌及其生物膜开发新的替代疗法。
[0004]近红外(Near
‑
infrared，NIR)响应光疗剂(phototherapy agents，PTAs)作为一种光控 抗菌材料很有吸引力，因为它可以有效地将NIR光转化为热能或活性氧物质(reactive oxygenspecies，ROS)以消融细菌，并且具有很高的空间和时间精度。更重要的是，光疗(phototherapy， PT)可以通过多种机制克服细菌耐药性。首先，PT是非选择性的，因此细菌很难对它产生抗 性。其次，与抗生素不同，药物内化于细胞在PT中不是必需的，从而进一步克服了细菌的 耐药性。第三，PTAs还可以与生物膜的主要成分相互作用；因此，它们可以消除由此引起的 耐药性。所以，PT是消除威胁生命的病原体的一种很有前途的方法。在PTAs中，有机PTAs (OPTAs)可以在治疗后很快排出体外，无需过多担心长期组织毒性，因此具有广阔的生物 学前景。然而，目前大多数OPTAs在水中的溶解性较差，在生理条件下容易聚集，在酸性条 件下容易发生光漂白、热降解和氧化，通常需要与其他功能聚合物进行后缀合。因此，开发 具有适当水溶性、光稳定性和酸稳定性的新型有机OPTA以满足日益增长的抗菌需求非常重 要。
[0005]IR780作为一种近红外七甲川花菁染料，广泛应用于肿瘤细胞成像。在我们小组过去 的工作中，通过将聚集诱导发光试剂(aggregated
‑
induced emission agents，AIEgens)合理结 合到IR780结构中获得的分子显示出改善的光稳定性和光热响应。受此结果的启发，我们尝 试将两个IR780与一个AIEgens集成，发现开发的新型“工”字形分子不仅具有更高的光热转 换效率和ROS生成能力，而且具有抗光漂白性，热稳定性，在光疗中具有巨大的应用潜力。 此外，越来越多的证据表明，带正电荷的多价平台可用作生物膜的破坏剂，因为生物膜的许 多成分在生理环境中都带负电荷。其中，富含正电荷的氨基、胍衍生物及氨基苯硼酸由于其 抗菌潜力以及膜结合和渗透能力而备受关注。

技术实现思路

[0006]如上所述，两分子IR780和一分子AIEgens的“工”字形反应产物显示出良好的光疗潜 力。因此，用氨基、胍衍生物或苯硼酸衍生物对“工”字形化合物进行修饰可能使得到新分子 具有针对幽门螺杆菌及其生物膜的潜在生物活性。本专利技术中，我们将R基(R＝氨基、胍基 或苯硼酸衍生物)功能化的IR780与AIEgens结合设计并合成了一类新型“工”字型光疗剂 (T780T
‑
R)，其结构式如图(1)所示。具有靶向R基，T780T
‑
R可以穿透生物膜并吸附在 H.pylori表面。然后在低功率NIR激光照射(0.3W/cm2)下，T780T
‑
R将光转化为热量和ROS， 导致H.pylori的蛋白质变性和细胞膜破裂，通过有效穿透生物膜屏障和破坏生物膜，有效破 坏预先形成的生物膜封闭的细菌。
[0007]本专利技术以R基为胍基提供的抗菌光敏剂T780T
‑
Gu为例进行说明，其中T780T
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Gu的 合成路线图见附图1
[0008]本专利技术提供抗菌光敏剂T780T
‑
Gu的制备方法，包括步骤如下：在氮气保护下，将三氯氧磷(17.5mL，115mmol)逐滴加入到二氯甲烷/N,N
‑
二甲基甲 酰胺(40mL,1/1v/v)的搅拌溶液中，将所得溶液在冰浴下搅拌0.5h后，加入环己酮(7.6mL, 50mmol)并在80℃下搅拌6h。将反应溶液倒入预冷的蒸馏水中置于4℃过夜，重结晶后抽 滤，使用蒸馏水反复洗涤结晶物，干燥得到化合物1，为黄色固体(4.63g，26.8mmol，53.5％)。在氮气保护下，将3
‑
溴丙胺氢溴酸盐(2.74g，12.51mmol)加入到2,3,3
‑
三甲基吲哚(2 mL，12.5mmol)的搅拌溶液中，将所得溶液在120℃下搅拌10h后，将反应室温静置过夜。 然后将所得残余物溶于少量二氯甲烷/甲醇(10/1v/v)中，并加入二氧六环/甲醇(5/1v/v) 使产物重结晶，抽滤，使用二氧六环反复洗涤结晶物，干燥得到化合物2，为粉红色固体(0.85g， 3.91mmol，31.28％)。在氮气保护下，将化合物1(0.4mg，2.32mmol)和化合物2(1.12g，5.15mmol)加 入到50mL正丁醇/甲苯(7/3v/v)的搅拌溶液中，将所得溶液在120℃下搅拌16h后，将反 应混合物减压浓缩。然后将所得残余物溶于少量二氯甲烷/甲醇(10/1v/v)中，并加入大量正 己烷使产物重结晶，抽滤，使用二氯甲烷反复洗涤结晶物，干燥得到化合物3，为金绿色固 体(0.77g，1.34mmol，57.9％)。在氮气保护下，将N,N
‑
二
‑
Boc
‑
1H
‑
吡唑
‑1‑
甲脒(4.33g，14.02mmol)加入到化合物3(1 g，1.75mmol)的DMF(50mL)搅拌溶液中，将所得溶液在室温下搅拌72h后，将反应混 合
物减压浓缩。然后使用二氯甲烷/甲醇(100/1至40/1，V/V)通过柱色谱法(干法上样) 纯化所得粗产物，得到化合物4，为绿色固体(0.69g，0.65mmol，37.32％)。在氮气保护下，将1,2
‑
二(4
‑
羟基苯)
‑
1,2
‑
二苯乙烯(0.16g，0.43mmol)加入到化合物4 (1g，0.95mmol)的DMF(50mL)搅拌溶液中，将所得溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.细菌靶向的光敏剂的制备及幽门螺杆菌生物膜光疗，其特征在于，光敏剂由两分子预修饰靶向基团的IR780与一分子TPE基团构成。2.如权力要求要求1所述的抗菌光敏剂，其特征在于，其结构式如(1)所示：其中R选自：3.如权利要求1或2所述的新型半花菁荧光探针，其特征在于：所述荧光探针的结构式具体为如(2)所示：4.如权力要求1或2或3所述的光敏剂，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郗日沫，乔岩旗，孟萌，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：