CN115093422A - 一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115093422A
CN115093422A CN202210685376.5A CN202210685376A CN115093422A CN 115093422 A CN115093422 A CN 115093422A CN 202210685376 A CN202210685376 A CN 202210685376A CN 115093422 A CN115093422 A CN 115093422A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
gram
photosensitizer
novel
inert gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210685376.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115093422B (zh
Inventor
冯涛
李鹏
江雪晴
聂超凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202210685376.5A priority Critical patent/CN115093422B/zh
Publication of CN115093422A publication Critical patent/CN115093422A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115093422B publication Critical patent/CN115093422B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/22—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains four or more hetero rings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
    • A61K41/0057—Photodynamic therapy with a photosensitizer, i.e. agent able to produce reactive oxygen species upon exposure to light or radiation, e.g. UV or visible light; photocleavage of nucleic acids with an agent
    • A61K41/0071—PDT with porphyrins having exactly 20 ring atoms, i.e. based on the non-expanded tetrapyrrolic ring system, e.g. bacteriochlorin, chlorin-e6, or phthalocyanines
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04—Antibacterial agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1074—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55—Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用，以解决传统抗生素疗法导致的革兰氏阳性菌耐药性的问题。该新型光敏剂是一种D‑丙氨酸功能化的光敏剂，能够基于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁中肽聚糖含量的不同以及共有的D‑丙氨酸基团，通过代谢标记策略实现在革兰氏阳性菌表面的有效负载以及近红外激光照射下对革兰氏阳性菌的选择性光动力杀灭。

Description

一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于有机光电及生物医药材料技术领域，具体涉及一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用。
背景技术
细菌感染，尤其是革兰氏阳性菌导致的感染，是全球人类生命健康的重大威胁。例如，革兰氏阳性金黄色葡萄球菌广泛存在于约20％健康成人的皮肤上以及约30％健康成人的鼻腔内，它是社区和医院获得性感染的一种主要病原菌，可以引起局部化脓感染、心内膜炎、骨髓炎、血流感染和肺炎等，也可以引起脓毒症和败血症等全身感染。
在临床上，革兰氏阳性菌导致的感染的有效治疗手段是使用阿奇霉素、甲氧西林和万古霉素等传统抗生素。但是，抗生素的长期误用和滥用不可避免地导致了严重的细菌耐药性危机。在美国，大约有5％的住院病人在鼻腔内或皮肤上携带有耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。根据美国疾病控制和预防中心发布的《2019年美国抗生素耐药性威胁》报告，2017年与耐甲氧西林金黄色葡萄球菌相关的住院病例323700例，死亡病例10600例，医疗支出高达17亿美元。因此，甲氧西林耐药、万古霉素中介和耐药金黄色葡萄球菌被世界卫生组织列为全球最需要重点关注的12种耐药性细菌之一。
近年来，光动力抗菌疗法受到了研究人员的广泛关注，其利用光敏剂在激光照射下产生的活性氧破坏磷脂等生物大分子而诱导细菌死亡，具有微创性、时空可控性和不易引起细菌耐药性的优势。因此，研发选择性杀灭革兰氏阳性菌的新型光敏剂，将对革兰氏阳性菌和耐药性革兰氏阳性菌感染的治疗具有重要的意义。
发明内容
本发明基于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁中肽聚糖含量的不同以及共有的D-丙氨酸基团，提供一种通过代谢标记策略修饰于肽聚糖的D-丙氨酸功能化的光敏剂及其制备方法和应用，以解决传统抗生素疗法导致的革兰氏阳性菌耐药性的问题。
为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：
一种新型光敏剂，其特殊之处在于，分子结构如下：
Figure BDA0003695560640000021
同时，本发明还提供了上述新型光敏剂的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)树脂的活化：
将2-氯三苯甲基氯树脂置于固相多肽合成管中，加入二氯甲烷(DCM)，在惰性气体保护下活化树脂，加压去除二氯甲烷(DCM)；
2)氨基酸的连接：
将Boc-D-Dap(Fmoc)-OH和N，N-二异丙基乙胺(DIPEA)溶解于二氯甲烷(DCM)，并将其加入步骤1)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下反应，反应完成后，加压去除反应液，并用二氯甲烷(DCM)清洗树脂；
3)未反应树脂的去活化：
将甲醇(MeOH)、二氯甲烷(DCM)和N，N-二异丙基乙胺(DIPEA)加入步骤2)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下反应，反应完成后，加压去除反应液，并用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)清洗树脂；
4)Fmoc保护基团的去除：
配置含哌啶体积分数为20％的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液，加入步骤3)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下反应，反应完成后，加压去除反应液，用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)清洗树脂；
5)光敏剂的缩合：
将焦脱镁叶绿酸a(PPa)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和1-羟基苯并三唑(HOBT)溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，加入步骤4)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下反应，反应完成后，加压去除反应液，用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯甲烷(DCM)清洗树脂；
6)新型光敏剂的纯化：将三氟乙酸(TFA)、三异丙基硅烷(Triisopropylsilane)和水(H2O)加入步骤5)后的固相多肽合成管中，加压收集溶液，进行反应，反应完成后，减压浓缩去除溶剂，加入冰乙醚沉淀，过滤、洗涤后得到新型光敏剂。
合成工艺如下：
Figure BDA0003695560640000031
上述工艺中化合物A为Boc-D-Dap(Fmoc)-OH，B为新型光敏剂。
进一步地，步骤1)中，反应温度为室温25-30℃，反应时间为10-15min，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤2)中，反应温度为室温25-30℃，反应时间为1-1.5h，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤3)中，反应温度为室温25-30℃，反应时间为10-15min，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤4)中，反应温度为室温25-30℃，反应时间为20min，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤5)中，反应温度为室温25-30℃，反应时间为24-30h，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤6)中，反应温度为室温25-30℃，反应时间为2h。
进一步地，所述2-氯三苯甲基氯树脂、Boc-D-Dap(Fmoc)-OH、步骤2)中的N，N-二异丙基乙胺、焦脱镁叶绿酸a、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、1-羟基苯并三唑的当量比为1∶1.5∶3.0∶1.5∶3.0∶3.0。
与此同时，本发明还提供了上述新型光敏剂的应用：
新型光敏剂在杀灭革兰氏阳性菌方面的应用。
新型光敏剂在制备杀灭革兰氏阳性菌的非抗生素试剂中的应用。
新型光敏剂在制备用于治疗革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂中的应用。
新型光敏剂在制备用于治疗耐药性革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂中的应用。
一种杀灭革兰氏阳性菌的非抗生素试剂，其特殊之处在于：有效成分为上述新型光敏剂。
一种治疗革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂，其特殊之处在于：有效成分为上述新型光敏剂。
一种治疗耐药性革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂，其特殊之处在于：有效成分为上述新型光敏剂。
本发明的优点是：
1.本发明的新型光敏剂是一种D-丙氨酸功能化的光敏剂，能够基于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁中肽聚糖含量的不同以及共有的D-丙氨酸基团，通过代谢标记策略实现在革兰氏阳性菌表面的有效负载以及近红外激光照射下对革兰氏阳性菌的选择性光动力杀灭。
2.本发明新型光敏剂制备方法简单，具有强的近红外区吸收和荧光发射以及良好的单线态氧产生能力。
3.本发明研发的选择性杀灭革兰氏阳性菌的新型光敏剂在治疗革兰氏阳性菌感染和解决细菌的耐药性方面具有潜在的应用，也将为开发新型的选择性杀灭细菌的非抗生素试剂提供有效的指导，具有重要的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1中新型光敏剂B的紫外-可见-近红外吸收光谱图；
图2为本发明实施例1中新型光敏剂B的荧光光谱图；
图3为本发明实施例1中新型光敏剂B与单线态氧指示剂9，10-蒽二基-双(亚甲基)二丙二酸(ABDA)混合后在不同光照时间下的紫外-可见-近红外吸收光谱图以及380nm处的吸光度变化结果；其中，a)为紫外-可见-近红外吸收光谱图，b)为380nm处的吸光度变化结果；
图4为本发明实施例1中新型光敏剂B标记的革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus)和耐万古霉素肠球菌(VRE)以及革兰氏阴性大肠杆菌(E.coli)和铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)的超分辨显微镜图像；
图5为本发明实施例1中新型光敏剂B在不同浓度和光照条件下对革兰氏阳性菌以及革兰氏阴性菌的杀菌效果图；其中，a)为金黄色葡萄球菌(S.aureus)，b)为耐万古霉素肠球菌(VRE)，c)为大肠杆菌(E.coli)，d)为铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)；
图6为本发明实施例1中新型光敏剂B在不同浓度和光照条件下对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus)和耐万古霉素肠球菌(VRE)以及革兰氏阴性大肠杆菌(E.coli)和铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)的扫描电子显微镜图像；
图7为本发明实施例1中新型光敏剂B在不同浓度下对小鼠胚胎成纤维细胞的细胞毒性测试结果；
图8为本发明实施例1中新型光敏剂B在不同浓度下对血红细胞的溶血率结果。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：
实施例1：新型光敏剂B的合成
合成工艺如下：
Figure BDA0003695560640000061
1)树脂的活化：将2-氯三苯甲基氯树脂(20.0mg，0.02mmol)置于固相多肽合成管(20.0mL)中，加入二氯甲烷(DCM，4.0mL)，在惰性气体保护下室温活化树脂10min，加压去除二氯甲烷(DCM)；
2)氨基酸的连接：将化合物A(Boc-D-Dap(Fmoc)-OH，12.8mg，0.03mmol)和N，N-二异丙基乙胺(DIPEA，9.9μL，0.06mmol)溶解于二氯甲烷(DCM，4.0mL)，加入步骤1)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下室温反应1h，加压去除反应液，用二氯甲烷(DCM)清洗树脂；
3)未反应树脂的去活化：将甲醇(MeOH，2.0mL)、二氯甲烷(DCM，2.0mL)和N，N-二异丙基乙胺(DIPEA，200.0μL)加入步骤2)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下室温反应10min，加压去除反应液，并用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)清洗树脂；
4)Fmoc保护基团的去除：配置含哌啶体积分数为20％的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液(3.0mL)，加入步骤3)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下室温反应20min，反应完成后，加压去除反应液，用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)清洗树脂；
5)光敏剂的缩合：将焦脱镁叶绿酸a(PPa，16.0mg，0.03mmol)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC，11.5mg，0.06mmol)和1-羟基苯并三唑(HOBT，8.1mg，0.06mmol)溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF，4.0mL)，加入步骤4)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下室温反应24h，加压去除反应液，用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯甲烷(DCM)清洗树脂；
6)新型光敏剂的纯化：将三氟乙酸(TFA，9.5mL)、三异丙基硅烷(Triisopropylsilane，250.0μL)和水(H2O，250.0μL)加入步骤5)后的固相多肽合成管中，加压收集溶液于圆底烧瓶(50.0mL)，室温下反应2h，减压浓缩去除溶剂，加入冰乙醚(10.0mL)沉淀，过滤并经冰乙醚洗涤得到新型光敏剂B。
上述惰性气体为氩气或氮气。
实施例2：核磁共振氢谱测试
称取5.0mg实施例1中的新型光敏剂B溶解于0.5mL氘代二甲基亚砜(DMSO-d6)中，进行核磁共振氢谱测试。测试结果为1H NMR(500MHz,DMSO-d6):9.74(s,1H),9.46(s,1H),8.90(s,1H),8.23(t,J＝13.0Hz,1H),8.02(s,1H),6.41(d,J＝18.5Hz,1H),6.23(d,J＝11.5Hz,1H),5.21(q,J＝26.0Hz,2H),4.56(d,J＝6.0Hz,1H),4.31(d,J＝5.0Hz,1H),3.71(t,J＝6.5Hz,2H),3.62(s,3H),3.48(m,3H),3.44(s,3H),3.23(s,3H),2.58(m,1H),2.40(m,1H),2.16(m,1H),2.07(m,1H),1.79(d,J＝7.0Hz,3H),1.63(t,J＝7.0Hz,3H)，证明了新型光敏剂B的成功合成。
实施例3：质谱测试
称取少量实施例1中的新型光敏剂B溶解于甲醇中，进行质谱测试，新型光敏剂B的质核比(m/z)理论值为620.31，实验值为621.36，对应于[M+H]+，表明了新型光敏剂B的成功合成。
实施例4：紫外-可见-近红外吸收光谱测试
配置实施例1中新型光敏剂B的二甲基亚砜(DMSO)溶液(10μM，1.0mL)，移取至比色皿中进行紫外-可见-近红外吸收光谱测试。如图1所示，新型光敏剂B具有两个特征吸收峰，分别位于可见光区的410nm和近红外区的670nm。
实施例5：荧光发射光谱测试
配置实施例1中新型光敏剂B的二甲基亚砜(DMSO)溶液(10μM，1.0mL)，移取至比色皿中进行荧光发射光谱测试。如图2所示，当激发波长为410nm时，新型光敏剂B在670nm处表现出强的近红外荧光发射。
实施例6：单线态氧检测
配置10mM的pH＝7.4的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠的缓冲溶液(PBS)。配置包含实施例1中新型光敏剂B(0和40μM)和9，10-蒽二基-双(亚甲基)二丙二酸(ABDA，200μM)的PBS溶液，经660nm激光(100mW/cm2)照射不同时间后测定溶液的紫外-可见-近红外吸收光谱，记录380nm处吸光度的变化。如图3所示，在近红外激光照射下，含有新型光敏剂B的ABDA溶液的吸收光谱强度逐渐降低，光照16min后380nm处的吸光度降低至69.4％。在同样条件下，仅含有ABDA的溶液在380nm处的吸光度没有发生明显变化，表明新型光敏剂B在近红外激光照射下可以有效地产生单线态氧。
实施例7：超分辨显微镜成像测试
培养金黄色葡萄球菌(S.aureus，革兰氏阳性菌)至对数期(细菌浓度约为108CFU/mL)，移取细菌悬浮液(1.0mL)，离心去掉培养基后加入实施例1中新型光敏剂B的培养基溶液(10μM，500.0μL，1％DMSO)，在恒温摇床(37℃，220rpm)振荡孵育30min，离心后用PBS洗涤3次。细菌经4％多聚甲醛溶液固定后用PBS洗涤3次，重新悬浮于PBS中，得到新型光敏剂B标记的金黄色葡萄球菌，利用超分辨显微镜测试细菌的荧光成像。利用相同的实验步骤，测试新型光敏剂B标记的耐万古霉素肠球菌(VRE，革兰氏阳性菌)、大肠杆菌(E.coli，革兰氏阴性菌)和铜绿假单胞菌(P.aeruginosa，革兰氏阴性菌)的荧光成像。如图4所示，经新型光敏剂B处理的革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和耐万古霉素肠球菌以及革兰氏阴性大肠杆菌和铜绿假单胞菌的细胞壁均呈现明显的红色荧光，表明新型光敏剂B参与了细菌的代谢过程并成功标记细菌的细胞壁。
实施例8：细菌存活率测试
培养金黄色葡萄球菌(S.aureus，革兰氏阳性菌)至对数期(细菌浓度约为108CFU/mL)，移取细菌悬浮液(1.0mL)，离心去掉培养基后用PBS洗涤3次。加入实施例1中新型光敏剂B的培养基溶液(0、2.5和5μM，200.0μL，1％DMSO)，在室温黑暗条件下孵育30min，离心后用PBS洗涤3次。加入PBS(200.0μL)重新悬浮细菌，细菌悬浮液在660nm激光(100mW/cm2)下照射15min或在黑暗条件下放置15min。用PBS稀释上述细菌悬浮液后用于菌落计数，计算细菌存活率。所有实验独立重复3次。利用相同的实验步骤，测试不同浓度的新型光敏剂B在黑暗和光照条件下对耐万古霉素肠球菌(VRE，革兰氏阳性菌)、大肠杆菌(E.coli，革兰氏阴性菌)和铜绿假单胞菌(P.aeruginosa，革兰氏阴性菌)的杀菌效果。如图5所示，在近红外激光照射下，新型光敏剂B对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和耐万古霉素肠球菌显示了优异的杀菌效果，在浓度为2.5μM时杀菌率达到了99％以上，而在黑暗条件下几乎没有细菌毒性。此外，无论在黑暗还是光照条件下，新型光敏剂B对革兰氏阴性大肠杆菌和铜绿假单胞菌的存活率没有影响。这些结果表明新型光敏剂B可以在近红外激光照射条件下选择性杀灭革兰氏阳性菌。
实施例9：杀菌效果的扫描电子显微镜图像测试
与实施例8中的实验步骤类似，革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus)和耐万古霉素肠球菌(VRE)以及革兰氏阴性大肠杆菌(E.coli)和铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)经实施例1中的新型光敏剂B(0和5μM)在黑暗和光照条件下处理，所得的细菌悬液滴于硅片、4％多聚甲醛固定和乙醇梯度脱水后，利用扫描电子显微镜拍摄细菌形貌的变化。如图6所示，经新型光敏剂B处理和近红外激光照射后，革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和耐万古霉素肠球菌表面出现了明显的凹陷，而经PBS处理、近红外激光照射或新型光敏剂B处理后，细菌形貌未发生明显的变化。革兰氏阴性大肠杆菌和铜绿假单胞菌经过以上条件处理后，细菌形貌保持不变。这些结果与细菌存活率的结果一致，表明新型光敏剂B可以在近红外激光照射下选择性杀灭革兰氏阳性菌。
实施例10：细胞毒性测试
将小鼠胚胎成纤维细胞(NIH3T3，6000个/孔)接种于96孔细胞培养板(100.0μL/孔)后进行贴壁培养，移去DMEM培养基后加入不同浓度的实施例1中的新型光敏剂B(0、2.5、5、7.5和10μM，每组有5个平行实验)培养，用Alamar Blue细胞增殖及细胞毒性检测试剂盒测试细胞存活率。如图7所示，新型光敏剂B在不同浓度下对NIH3T3细胞没有明显的毒性，细胞存活率均在95％以上，表明其具有优异的生物相容性。
实施例11：血液相容性测试
将血红细胞(5％，500.0μL，0.9％氯化钠)与不同浓度的实施例1中的新型光敏剂B(0、5和10μM，500.0μL)或曲拉通(Triton X-100，0.1％，500.0μL)共孵育30min，离心收集上清液，经0.9％氯化钠稀释后用酶标仪测试545nm处的吸光度并计算溶血率。如图8所示，新型光敏剂B在不同浓度下对血红细胞没有明显的毒性，溶血率均低于1％，表明其具有优异的血液相容性。
鉴于实施例4～实施例11对于新型光敏剂B的性能及用途验证，可使用新型光敏剂B杀灭革兰氏阳性菌、制备杀灭革兰氏阳性菌的非抗生素试剂、治疗革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂以及治疗耐药性革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型光敏剂，其特征在于，分子结构如下：
Figure FDA0003695560630000011
2.权利要求1所述新型光敏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)树脂的活化：
将2-氯三苯甲基氯树脂置于固相多肽合成管中，加入二氯甲烷，在惰性气体保护下活化树脂，加压去除二氯甲烷；
2)氨基酸的连接：
将Boc-D-Dap(Fmoc)-OH和N，N-二异丙基乙胺溶解于二氯甲烷，并将其加入步骤1)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下反应，反应完成后，加压去除反应液，并用二氯甲烷清洗树脂；
3)未反应树脂的去活化：
将甲醇、二氯甲烷和N，N-二异丙基乙胺加入步骤2)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下反应，反应完成后，加压去除反应液，并用N，N-二甲基甲酰胺清洗树脂；
4)Fmoc保护基团的去除：
配置含哌啶体积分数为20％的N，N-二甲基甲酰胺溶液，加入步骤3)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下反应，反应完成后，加压去除反应液，用N，N-二甲基甲酰胺清洗树脂；
5)光敏剂的缩合：
将焦脱镁叶绿酸a、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三唑溶解于N，N-二甲基甲酰胺，加入步骤4)后的固相多肽合成管中，在惰性气体保护下反应，反应完成后，加压去除反应液，用N，N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷清洗树脂；
6)新型光敏剂的纯化：
将三氟乙酸、三异丙基硅烷和水加入步骤5)后的固相多肽合成管中，加压收集溶液，进行反应，反应完成后，减压浓缩去除溶剂，加入冰乙醚沉淀，过滤、洗涤后得到新型光敏剂。
3.根据权利要求2所述新型光敏剂的制备方法，其特征在于：
步骤1)中，反应温度为室温，反应时间为10-15min，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤2)中，反应温度为室温，反应时间为1-1.5h，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤3)中，反应温度为室温，反应时间为10-15min，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤4)中，反应温度为室温，反应时间为20min，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤5)中，反应温度为室温，反应时间为24-30h，所述惰性气体为氩气或氮气；
步骤6)中，反应温度为室温，反应时间为2h。
4.权利要求1所述新型光敏剂在杀灭革兰氏阳性菌方面的应用。
5.权利要求1所述新型光敏剂在制备杀灭革兰氏阳性菌的非抗生素试剂中的应用。
6.权利要求1所述新型光敏剂在制备用于治疗革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂中的应用。
7.权利要求1所述新型光敏剂在制备用于治疗耐药性革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂中的应用。
8.一种杀灭革兰氏阳性菌的非抗生素试剂，其特征在于：有效成分为权利要求1所述新型光敏剂。
9.一种治疗革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂，其特征在于：有效成分为权利要求1所述新型光敏剂。
10.一种治疗耐药性革兰氏阳性菌感染的非抗生素试剂，其特征在于：有效成分为权利要求1所述新型光敏剂。
CN202210685376.5A 2022-06-15 2022-06-15 一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用 Active CN115093422B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210685376.5A CN115093422B (zh) 2022-06-15 2022-06-15 一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210685376.5A CN115093422B (zh) 2022-06-15 2022-06-15 一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115093422A true CN115093422A (zh) 2022-09-23
CN115093422B CN115093422B (zh) 2023-06-20

Family

ID=83290519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210685376.5A Active CN115093422B (zh) 2022-06-15 2022-06-15 一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115093422B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955585A (en) * 1992-07-26 1999-09-21 Yeda Research And Development Co., Ltd. Catalytic condensation method for the preparation of chlorophyll and bacteriochlorophyll derivatives
WO2005120573A2 (en) * 2004-06-07 2005-12-22 Yeda Research And Development Co. Ltd. Cationic bacteriochlorophyll derivatives and uses thereof
US20090030257A1 (en) * 2007-07-25 2009-01-29 Ceramoptec Industries Inc. Anti-microbial photodynamic therapy
US20090053247A1 (en) * 2005-10-07 2009-02-26 Photobiotics Limited Biological materials and uses thereof
WO2009038660A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-26 Health Research, Inc. Multimodality agents for tumor imaging and therapy
CN105343878A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 中国人民解放军第三军医大学第三附属医院 还原敏感型水溶性分子靶向光敏剂及其制备方法和应用
CN114010598A (zh) * 2021-07-22 2022-02-08 中国药科大学 基于切伦科夫效应的酸响应纳米胶束及其制备方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955585A (en) * 1992-07-26 1999-09-21 Yeda Research And Development Co., Ltd. Catalytic condensation method for the preparation of chlorophyll and bacteriochlorophyll derivatives
WO2005120573A2 (en) * 2004-06-07 2005-12-22 Yeda Research And Development Co. Ltd. Cationic bacteriochlorophyll derivatives and uses thereof
US20090053247A1 (en) * 2005-10-07 2009-02-26 Photobiotics Limited Biological materials and uses thereof
US20090030257A1 (en) * 2007-07-25 2009-01-29 Ceramoptec Industries Inc. Anti-microbial photodynamic therapy
WO2009038660A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-26 Health Research, Inc. Multimodality agents for tumor imaging and therapy
CN105343878A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 中国人民解放军第三军医大学第三附属医院 还原敏感型水溶性分子靶向光敏剂及其制备方法和应用
CN114010598A (zh) * 2021-07-22 2022-02-08 中国药科大学 基于切伦科夫效应的酸响应纳米胶束及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TAO FENG，ET AL.: "Selective inactivation of Gram-positive bacteria in vitro and in vivo through metabolic labelling", 《SCI CHINA MATER》, vol. 65, no. 1, pages 237 - 245 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115093422B (zh) 2023-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Near-infrared light triggered photodynamic and nitric oxide synergistic antibacterial nanocomposite membrane
Meng et al. Synthesis, characterization and in vitro photodynamic antimicrobial activity of basic amino acid–porphyrin conjugates
Zhang et al. Photodynamic chitosan nano-assembly as a potent alternative candidate for combating antibiotic-resistant bacteria
CN100360536C (zh) 新型化合物和其用途
Zhang et al. Fe-TCPP@ CS nanoparticles as photodynamic and photothermal agents for efficient antimicrobial therapy
Cheng et al. Dual‐Responsive Nanocomposites for Synergistic Antibacterial Therapies Facilitating Bacteria‐Infected Wound Healing
Lei et al. Antibacterial photodynamic peptides for staphylococcal skin infection
Pucelik et al. Photodynamic inactivation (PDI) as a promising alternative to current pharmaceuticals for the treatment of resistant microorganisms
CN113018507B (zh) 一种具有光热性能的抗菌水凝胶及其制备方法和应用
Yu et al. Near-infrared Aza-BODIPY dyes through molecular surgery for enhanced photothermal and photodynamic antibacterial therapy
Spagnul et al. Synthesis and bactericidal properties of porphyrins immobilized in a polyacrylamide support: influence of metal complexation on photoactivity
KR20060111536A (ko) 생물학적 활성 메틸렌 블루 유도체(２)의 개발
US20130064712A1 (en) Composite comprising at least one type of perfluoroalkyl-perfluoro-phthalocyanine
Zhdanova et al. Synthesis and photodynamic antimicrobial activity of amphiphilic meso-arylporphyrins with pyridyl moieties
Ömeroğlu et al. Axially substituted silicon (IV) phthalocyanine and its quaternized derivative as photosensitizers towards tumor cells and bacterial pathogens
Calmeiro et al. Comparative photodynamic inactivation of bioluminescent E. coli by pyridinium and inverted pyridinium chlorins
CN113425850B (zh) 光敏抗菌的改性卟啉金属有机骨架材料及其制备方法
CN114699387A (zh) 一种核壳结构的载药纳米颗粒及其制备方法和应用
Chen et al. NIR regulated upconversion nanoparticles@ metal-organic framework composite hydrogel dressing with catalase-like performance and enhanced antibacterial efficacy for accelerating wound healing
CN114989252A (zh) 一种新型光敏剂及其制备方法和应用
US20210290611A1 (en) A bifunctional aggregation-induced emission luminogen for monitoring and killing of multidrug-resistant bacteria
Ulatowska-Jarża et al. Antimicrobial PDT with chlorophyll-derived photosensitizer and semiconductor laser
Belik et al. Synthesis, photophysical properties, and photochemical activity of the water-soluble dyad based on fullerene С 60 and chlorin e 6 derivatives
CN115093422A (zh) 一种基于代谢标记策略的新型光敏剂及其制备方法和应用
EP2616062B1 (en) Use of derivatives of pentaphyrine as antimicrobial and desinfectant agents

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant