细菌感染严重威胁人类生命健康,光动力治疗(Photodynamictherapy,PDT)作为一种非抗生素的治疗方式,具有时空选择性、不易引起细菌耐药性等优点,在治疗致病菌感染方面具有很大的潜力。光敏剂是光动力治疗的主要因素之一,但传统光敏剂在水溶液中容易发生聚集,降低单线态氧(1O2)产生性能。相比之下,近年来新兴的聚集诱导发光(Aggregation-inducedemission,AIE)分子作为光敏剂具有明显优势,其在生物水环境中聚集后不仅发出强烈荧光,同时其单线态氧产生性能也显著提高。但单线态氧普遍存在寿命短和作用距离短的问题,会降低其PDT杀伤效率。因此,本论文试图发展糖基AIE光敏剂聚集体,期望通过非共价相互作用来诱导细菌聚集,缩短光敏剂与细菌的作用距离,从而充分利用产生的1O2实现对细菌的高效光动力杀伤。主要内容包括以下三个部分:(1)设计合成了具有电子给受体(D-A)结构和含羧基基团的AIE分子CTRA,羧基的引入提供氢键位点用于与金黄色葡萄球菌结合,D-A结构用于产生1O2。同时,合成具有β-D-半乳糖基和十二烷基疏水链的半乳糖基两亲分子,命名DGal,与CTRA通过共组装的方式来构建半乳糖基AIE光敏剂聚集体。半乳糖基的引入增加聚集体表面的氢键位点,进一步增强CTRA/DGal聚集体与金黄色葡萄球菌间的氢键作用,提高其诱导细菌聚集的能力。在疏水作用下,CTRA与DGal共组装形成表面含半乳糖基的球形聚集体。通过简单改变CTRA和DGal的摩尔比可以调控其聚集体表面的糖基分布和聚集体内部CTRA分子排列,实现对聚集体诱导细菌聚集性能和1O2产生性能的调控,从而实现对金黄色葡萄球菌光动力杀伤效率的调控。实验结果表明,当CTRA/DGal摩尔比为1:0.8时,CTRA/DGal球形聚集体具有高效的PDT杀伤活性,在白光照射下(20mW/cm2,30min),能原位产生1O2破坏细菌膜的完整性,实现对金黄色葡萄球菌接近100%的杀伤效率。同时,所构建的CTRA/DGal球形聚集体作为光敏剂具有良好的生物相容性,对人正常细胞无明显的细胞毒性。(2)设计合成了具有D-A结构和半乳糖基的阳离子AIE分子,命名为TPyGal,其自组装形成表面带半乳糖基的球形聚集体,实现对铜绿假单胞菌的聚集和高效PDT杀伤。其D-A结构用于产生1O2,半乳糖基与铜绿假单胞菌表面LecA特异性结合,阳离子吡啶基与细菌负电表面通过静电作用结合。在多价半乳糖-LecA特异性作用和非特异静电作用的协同驱动下,TPyGal聚集体能有效诱导铜绿假单胞菌的聚集,形成大的细菌簇。PEG300说明书由于具有适当的亲疏水性,TPyGal诱导细菌聚集后能够插入细菌膜中,并且在光照下由于1O2的原位产生可以进一步促进TPyGal分子的插膜。因此,在白光照射下,TPyGal聚集体对铜绿假单胞菌具有高效的PDT杀伤效率。实验结果表明,在90 mW/cm2的光照强度下,光照1 min,TPyGal聚集体对铜绿假单胞菌的杀伤率达到50%;光照20min,杀伤效率接近100%。此外,由于兼具单线态氧、聚集细菌以及插膜性能,TPyGal聚集体在光照下能有效促进小鼠铜绿假单胞菌感染伤口的愈合,并且具有良好的生物相容性。(3)引入具有D-A结构的阳离子AIE分子TPyEt,用于与TPyGal共组装形成表面带有半乳糖基和阳离子基团的球形聚集体,进一步增强与细菌间的静电作用来提高其诱导铜绿假单胞菌聚集、插膜和1O2产生性能,从而提高其光动力杀伤效率。通过简单改变TPyGal和TPyEt摩尔比来调节聚集体表面的糖基分布、正电荷分布以及聚集体内部D-A结构的排列,实现了对聚集体聚集细菌、插膜以及1O2产生性能的调控,进一步实现了对铜绿假单胞菌光动力杀伤效率的调控。结果表明,在低光照强度(20 mW/cplant immunitym2,30min)下,TPyGal自身对铜绿假单胞菌的抗菌活性仅为32.6%,引入TPyEt后,在二者的最佳比例下(XTPyEt=0.67),所构建的TPyGal/TPyEt球形聚集体在低光照强度下对铜绿假单胞菌可以达到89%的杀伤效率。而且,所构建的TPyGal/TPyEt聚集体具有良好的生物相容selleck产品性,对人体正常细胞无明显细胞毒性。