一类靶向革兰氏阴性菌的光敏剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一类靶向革兰氏阴性菌的光敏剂及其制备方法和应用。所述光敏剂由多粘菌素B九肽与二氢卟吩通过不同长度和亲疏水性的连接体共价连接而成。相较于二氢卟吩小分子，所述光敏剂不仅对革兰氏阴性菌表现出了出色的选择性成像能力，而且还表现出了强效的光动力杀菌活性，同时对革兰氏阳性菌和人胚肾细胞及血红细胞没有影响。本发明专利技术所涉及的光敏剂在针对革兰氏阴性菌感染的成像与治疗方面具有巨大的应用潜力。巨大的应用潜力。巨大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一类靶向革兰氏阴性菌的光敏剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一类靶向革兰氏阴性菌的光敏剂、其制备方法、以及其在革兰氏阴性菌感染成像与光动力治疗领域的应用，属于生物医药领域。

技术介绍

[0002]在新兴的抗细菌感染治疗方法中，光动力疗法由于具有非侵入性、时空可控性、低全身毒性、以及可忽略的耐药性，而在临床前研究中受到科学家们的持续关注。该疗法利用适当波长的光，激发光敏剂与周围的氧气发生反应或电子转移以产生活性氧，通过对细菌的组成成分，如脂质、蛋白质、核酸和多糖，产生的氧化损伤来发挥抗菌作用。目前，用于光动力疗法的光敏剂主要包括卟啉、叶绿素和酚酞化合物。其中，从天然叶绿素中提取的二氢卟吩，因其分子结构明确、红外区吸收系数大、光反应能力强、以及毒副作用小等诸多优点，而被作为第二代光敏剂用于光动力治疗研究。然而，相关研究表明，二氢卟吩只针对金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌具有较强的光动力杀伤活性，而对大肠埃希杆菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯氏菌等革兰氏阴性菌无作用活性。其原因主要在于：(1)二氢卟吩带负电荷，较难渗透和内化具有相同电荷的低渗透性革兰氏阴性菌外膜；(2)二氢卟吩水溶性差，水介质中的疏水聚集导致活性氧的产生减少，杀菌效果减弱。因此，非常需要对二氢卟吩进行化学修饰以增强其对革兰氏阴性菌的光动力杀伤活性。
[0003]多粘菌素B是由多粘类芽孢杆菌产生的非核糖体环脂肽，中性水环境中带五个正电荷，可选择性地与革兰氏阴性菌外膜上带负电荷的脂多糖结合，通过破坏革兰氏阴性菌外膜和内膜的完整性来发挥其抗菌活性。相关针对多粘菌素B的构效关系研究结果表明，通过将其N
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端脂肪酸链和二氨基丁酸去除所获得的多粘菌素B九肽，虽然缺乏抗菌活性，但是却保留了对脂多糖的特异性结合能力，并显著降低了人体细胞毒性。因此，利用多粘菌素B九肽对革兰氏阴性菌的靶向性，对二氢卟吩进行化学偶联修饰，有望增强二氢卟吩对革兰氏阴性菌的光动力杀菌活性，实现第三代光敏剂的开发及其对细菌感染成像与治疗应用，目前还未见相关研究和公开报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：针对解决革兰氏阴性菌感染成像与治疗的实际需求和现有靶向成像与光动力治疗技术的缺陷，提供一类靶向革兰氏阴性菌的光敏剂、其制备方法、以及其在革兰氏阴性菌感染成像等领域的应用。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一类靶向革兰氏阴性菌的光敏剂，其由多粘菌素B九肽和二氢卟吩通过不同种类的连接体共价偶联而成。二氢卟吩也可以为其它同时具有类似负电性和疏水性物理特征的光敏剂组分。所述光敏剂利用带正电荷的多粘菌素B九肽与革兰氏阴性菌外膜上带负电荷的脂多糖特异性结合，增加革兰氏阴性菌外膜和内膜的通透性，来实现二氢卟吩在革兰氏阴性菌内的靶向富集成像。
[0007]优选地，所述连接体为疏水性烷烃链，其含有1
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12个碳原子的任意一种长度；或亲水性聚乙二醇链，其含有1
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6个氧原子的任意一种长度。所述光敏剂中亲水性的多粘菌素B九肽，同时能够防止二氢卟吩在水溶性介质中的疏水聚集作用，提升二氢卟吩的活性氧产率，增强其光动力杀菌活性。
[0008]所述光敏剂中多粘菌素B九肽和二氢卟吩的共价偶联通过不同种类的连接体来实现，以保证共价偶联后多粘菌素B九肽的革兰氏阴性菌靶向作用和二氢卟吩的活性氧产率相互不受干扰。
[0009]更优选地，所述疏水性烷烃链含有6个碳原子；或亲水性聚乙二醇链含有2个氧原子。
[0010]本专利技术提供的光敏剂的结构式如下：
[0011][0012]本专利技术还提供了上述光敏剂的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1)：多粘菌素B九肽的制备与其侧链氨基的保护修饰；
[0014]步骤2)：二氢卟吩羧基的保护修饰；
[0015]步骤3)：被保护修饰的多粘菌素B九肽和二氢卟吩，先后通过与烷烃链或聚乙二醇链发生氨基和羧基的脱水缩合反应，形成酰胺键偶联。
[0016]优选地，所述步骤1)具体包括以下步骤：
[0017]步骤1.1)：通过木瓜蛋白酶与多粘菌素B于水中混合，反应，移除多粘菌素B的疏水性尾部；
[0018]步骤1.2)：2
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(叔丁氧羰基氧亚氨基)
‑2‑
苯乙腈和步骤1.1)所得移除了多粘菌素B疏水性尾部的九肽分子在水/二氧六环/三乙胺的混合溶液中反应，获取叔丁酯保护的多粘菌素B九肽。
[0019]更优选地，所述步骤1.1)中，木瓜蛋白酶在水中的浓度为0.1
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100mg/mL，例如0.1mg/mL、0.5mg/mL、1mg/mL、5mg/mL、10mg/mL、20mg/mL、30mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL、90mg/mL或100mg/mL，优选为5mg/mL。
[0020]更优选地，所述步骤1.1)中，多粘菌素B在水中的浓度为0.1
‑
200mg/mL，例如
0.1mg/mL、0.5mg/mL、1mg/mL、5mg/mL、10mg/mL、20mg/mL、30mg/mL、50mg/mL、60mg/mL、70mg/mL、90mg/mL、100mg/mL或200mg/mL，优选为10mg/mL。
[0021]更优选地，所述步骤1.1)中，木瓜蛋白酶与多粘菌素B的质量比为2：1、1：1、1：2或1：4，优选为1：2。
[0022]更优选地，所述步骤1.1)中，反应的温度为40
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80℃，时间为2
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24小时，优选为65℃，12小时。
[0023]更优选地，所述步骤1.2)中，2
‑
(叔丁氧羰基氧亚氨基)
‑2‑
苯乙腈在混合溶液中的浓度为0.1
‑
10mg/mL，例如0.1mg/mL、0.5mg/mL、1mg/mL、5mg/mL或10mg/mL，优选为1mg/mL。
[0024]更优选地，所述步骤1.2)中，2
‑
(叔丁氧羰基氧亚氨基)
‑2‑
苯乙腈与移除了多粘菌素B疏水性尾部的九肽分子的摩尔比为1：3、1：4、1：5或1：6，优选为1：4。
[0025]更优选地，所述步骤1.2)的混合溶液中，水、二氧六环、三乙胺的体积比为1：1：1、1：2：1、1：1：2或2：1：1，优选为1：1：1。
[0026]更优选地，所述步骤1.2)中，反应的时间为0.5
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4小时，优选为1小时。
[0027]优选地，所述步骤2)具体包括以下步骤：
[0028]将二氢卟吩溶解于5％硫酸
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甲醇溶液中，反应结束后，使用水稀释反应液，并用二氯甲烷萃取产物，萃取的产物经无水硫酸钠干燥以及旋蒸除去溶剂后，通过柱层析(溶剂为二氯甲烷和甲醇)获取羧基被保护的二氢卟吩。
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类靶向革兰氏阴性菌的光敏剂，其特征在于，由多粘菌素B九肽和二氢卟吩通过不同种类的连接体共价偶联而成。2.如权利要求1所述的光敏剂，其特征在于，所述连接体为疏水性烷烃链，其含有1
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12个碳原子的任意一种长度；或亲水性聚乙二醇链，其含有1
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6个氧原子的任意一种长度。3.权利要求1或2所述的光敏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：多粘菌素B九肽的制备与其侧链氨基的保护修饰；步骤2)：二氢卟吩羧基的保护修饰；步骤3)：被保护修饰的多粘菌素B九肽和二氢卟吩，先后通过与烷烃链或聚乙二醇链发生氨基和羧基的脱水缩合反应，形成酰胺键偶联。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括以下步骤：步骤1.1)：通过木瓜蛋白酶与多粘菌素B于水中混合，反应，移除多粘菌素B的疏水性尾部；步骤1.2)：2
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(叔丁氧羰基氧亚氨基)
‑2‑
苯乙腈和步骤1.1)所得移除了多粘菌素B疏水性尾部的九肽分子在水/二氧六环/三乙胺的混合溶液中反应，获取叔丁酯保护的多粘菌素B九肽。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括以下步骤：将二氢卟吩溶解于硫酸
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甲醇溶液中，反应结束后，使用水稀释反应液，并用二氯甲烷萃取产物，萃取的产物经无水硫酸钠干燥以及旋蒸除去溶剂后，通过柱层析(溶剂为二氯甲烷和甲醇)获取羧基被保护的二氢卟吩。6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，烷烃链或聚乙二醇链的一端为游离的氨基，一端为被叔丁酯保护的羧基；或一端为...

【专利技术属性】
技术研发人员：石业娇，胡宏岗，吴明浩，何世鹏，沈华星，丛薇，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：