[發明專利]一系列與革蘭氏陰性菌細菌膜特異性結合的光動力殺菌劑及制備方法

在審

• 申請號: 201710833996.8
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107827891A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 徐福建;于嫚嫚;俞丙然
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C07D487/04
• 分類號: C07D487/04;A61K41/00;A61P31/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張立改

技術領域

本發明屬于一種光動力殺菌劑，具體涉及一系列不同鏈長，不同雜原子的能夠與革蘭氏陰性菌細菌膜特異性結合的光動力殺菌劑。

背景技術

近年來，隨著抗生素的大量使用，導致許多致病菌對現有抗生素產生了嚴重的耐藥性，特別是多藥耐藥的革蘭氏陰性菌問題，已經成為威脅人類公共健康的主要因素之一。我國的抗生素耐藥形勢十分嚴峻，2012年衛生部全國細菌耐藥監測結果顯示，銅綠假單胞菌和鮑曼不動桿菌對亞胺培南的耐藥率分別為29.0％和62.3％，多重耐藥菌檢出率分別達到驚人的39.4％和80.3％，廣泛耐藥菌檢出率分別為11.1％和72.5％。超級菌的產生更加使人類重回＂前抗生素時代＂成為可能。然而，用于治療多藥耐藥陰性菌感染的新型抗生素的研發，進展卻非常緩慢。因此，尋找新結構類型的抗生素及新的抗菌策略來應對當前全球共同面臨的＂抗生素危機＂迫在眉睫。

革蘭氏陰性菌常見的耐藥機制主要有四種叫(1)細菌外膜的通透性降低，使得抗菌藥物無法或者難以進入細胞內；(2)細菌產生藥物外排泵，主動地將抗生素泵出細胞，導致藥物在作用部位的濃度降低而失效；(3)抗生素作用靶點結構發生突變使得抗生素無法發揮作用；(4)產生多種水解酶或純化酶來水解或者修飾進入細菌體內的抗生素使之失活。在上四種耐藥機制中，細菌外膜的通透性降低在革蘭氏陰性耐藥菌中表現的尤為突出。

光動力抗菌治療方法就是最具前景的新療法之一，對于細菌、真菌和病毒引起的感染，特別是對于耐藥菌感染均顯示很好的療效。光動力滅菌是基于光、光敏劑和氧三種因素協同作用的氧化損傷機制，不會因為單一用藥、光敏劑的濃度、曝光時間不足等因素產生耐藥問題。且超級細菌多發生在傷口、肺部以及血液和尿道中，除了血液感染外，其它部位釆用還是易于實現的，因而無論從耐藥性、殺菌性以及效果和方便考慮，均有很大的優勢。目前，國外利用不同光敏劑對不同細菌的光動力滅活作用進行了大量的探索，旨在發現理想的光敏藥物。理想的抗菌光敏劑，應具有高效低毒和好的選擇性，對細胞壁的通透性強，高效滅活微生物，而對于正常組織傷害較小。

革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌的細胞壁結構不同造成對光敏劑的敏感性不同。革蘭陽性菌的細胞壁是由相對多孔的肽聚糖和磷壁酸組成，允許光敏劑通過；革蘭陰性菌在細胞壁外還有三層結構，由內到外依次為脂蛋白、脂質雙層和脂多糖，三層共同構成外膜，脂質雙層具有通透性屏障作用，能阻止多種大分子物質進入。

發明內容

本發明的目的是提供一系列與革蘭氏陰性菌細菌膜特異性結合的光動力殺菌劑的制備方法，染色方法及其應用。該類殺菌劑為一系列不同鏈長，不同雜原子的抗菌藥物，并且可準確定位在革蘭氏陰性菌細胞膜，解決革蘭氏陰性耐藥菌中細菌外膜通透性降低的問題。通過光動力抗菌治療，減少因為單一用藥、光敏劑的濃度、曝光時間不足等因素產生耐藥問題。該類殺菌劑具有高效低毒和好的選擇性，對細胞外膜的通透性強，高效滅活微生物，為理想的抗菌光敏劑的探索提供價值。

在本發明的殺菌劑中，通過在吡咯類光敏劑中連接不同碳鏈、不同雜原子，制備一系列可以快速定位革蘭氏陰性菌細菌膜的光動力殺菌劑。

本發明的與革蘭氏陰性菌細菌膜特異性結合的光動力殺菌劑的結構式如下：

其中的圓圈代表吡咯類光敏劑，與吡咯類光敏劑中的N連接；X為雜原子，如N、P等，m數值范圍為2-30，R1、R2、R3選自烷基、芳基、雜原子取代的烷基或芳基、H；或R1、R2、R3中的兩個與X組成雜環基團或具有取代基的雜環基團；兩個Br直接取代連接到吡咯類光敏劑上。上述所述的烷基優選1-5個碳原子的烷基。

本發明的吡咯類光敏劑優選吡咯并吡咯二酮，則光動力殺菌劑的結構式如下：

本類殺菌劑的制備過程主要包括以下步驟：

(1)將吡咯類光敏劑與不同鏈長的二鹵代類烷烴在有機溶劑和堿性劑中反應，反應溫度為25℃-75℃，反應時間為2-24h，優選4-18h，更優選4-16h，柱層析法進行純化；

(2)將步驟(1)得到產物再與N-溴代丁二酰亞胺在有機溶劑中室溫下反應，該反應時間為2-24h，優選4-18h，更優選4-16h，柱層析法進行純化；

(3)最后將步驟(2)所得產品加入R3XR1R2化合物如N-甲基咪唑、三甲胺或者三甲基膦等在有機溶劑中反應引入雜原子，R3XR1R2化合物加入的物質的量是吡咯類光敏劑物質的量的1-100倍，通過旋蒸除去溶劑，異丙醚沉淀，真空干燥，即得到光動力殺菌劑。