用于靶向治疗深层次多药耐药金黄色葡萄球菌感染的单线态氧递送系统
细菌感染是目前人类面对的最为严重的健康问题之一，而在细菌感染所造成的疾病中，由金黄色葡萄球菌感染所引起的肺炎是全球发病率和死亡率较高的疾病，但传统的治疗方式导致了细菌耐药性的持续进化,进化后多药耐药金黄色葡萄球菌(Multidrug-resistant staphylococcus aureus,MRSA)的高毒力和以及耐药性增加了这种病原体的威胁，已成为院内和社区感染的重要病原菌之一。 光动力抗菌疗法(antimicrobial photodynamic therapy,aPDT)具有抗菌谱广以及不易产生耐药性等优点而广受青睐，但其主要抗菌物质活性氧的产生具有光源依赖性，在深层次感染的应用上存在着光源穿透深度不足的缺陷，同时，活性氧物质的半衰期短，扩散距离短，也限制了它在深层次递送上的应用。此前有文献报道，吡啶酮类物质可以与活性氧中的单线态氧反应生成内过氧化物，并可以不依赖氧气和光照持续释放单线态氧，从而延长活性氧的半衰期，是较为理想的单线态氧供体，然而单独使用时由于缺乏与细菌的靶向性使其利用效率较低，如果大量使用容易导致潜在的细胞毒性问题。 基于上述问题，为了解决深层次感染部位对于活性氧递送的限制以及改善吡啶酮类物质单独使用时存在的利用率低和细胞毒性的问题，我们利用多肽CARGGLKSC对于金黄色葡萄球菌的靶向性，设计了一种金黄色葡萄球菌靶向性单线态氧递送系统CARG-Py。通过酰胺化反应将吡啶酮结构修饰到金黄色葡萄球菌特异性靶向肽CARGGLKSC上，将其作为单线态氧储存器，通过体外光照负载上单线态氧，以此来得到靶向治疗深层次多药耐药金黄色葡萄球菌感染的单线态氧递送系统CARG-1O2。首先，我们通过核磁氢谱分析不同光照条件下吡啶酮结构负载上单线态氧的特征氢面积积分，筛选出了单线态氧负载率更高的光照条件，接着利用核磁以及电子自旋共振波谱仪验证了 CARG-1O2负载并释放单线态氧的能力。 进一步的，将构建好的靶向体系CARG-1O2与未经修饰的原料Py-COOH的抗菌效果相比，发现CARG-1O2具有更低的杀菌浓度，从而证实了 CARG-Py良好的靶向性能，为其进一步应用提供了良好的基础。此外，通过一系列机制实验验证了光照后负载上单线态氧的CARG-1O2能够破坏细菌内膜，提升细菌内部活性氧水平，同时破坏细菌内部蛋白质、DNA等物质进而造成细菌的杀伤。最后，在MRSA感染的小鼠肺炎模型中，与不治疗对照组相比，在体现了体内良好的抗菌效果的同时，CARG-1O2降低了小鼠体内的炎症反应，且不会引起全身的毒性反应。总的来说，通过一系列研究证明了 CARG-Py作为单线态氧递送系统，有效的改善了现有aPDT在深层次治疗方面的不足，为解决光源穿透深度不足，活性氧半衰期短，实现活性氧物质的深层次递送提供了新的策略。
单线态氧递送系统;酰胺化反应;吡啶酮结构;特征氢面积积分;光照条件;靶向性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
俞丙然
2023
中文
R318.08
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）