一种咪唑类离子液体型光敏剂及其制备方法和应用
阅读：715发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种咪唑类离子液体型光敏剂及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种咪唑类 离子液体 型 光敏剂 及其制备方法和应用。属于光动 力 抗菌技术领域。公开的咪唑类离子液体型光敏剂由咪唑阳离子和光敏剂阴离子反应制得。本发明利用光敏剂中的羧基与带有烷基的咪唑环形成阴阳离子制备离子液体型光敏剂，有效解决了光敏剂在生理环境中溶解性差的缺点，并利用该离子液体光敏剂特有的阴、阳离子对结构，提高光敏剂的 水 溶性、膜渗透性能，增强光敏剂的抗菌效果。，下面是一种咪唑类离子液体型光敏剂及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.一种咪唑类离子液体型光敏剂，其特征在于，由咪唑阳离子和光敏剂阴离子反应制得；其中：咪唑阳离子与光敏剂阴离子的摩尔比为(3～6):1；
所述咪唑阳离子为带有C10～C18烷基取代的咪唑；所述光敏剂阴离子为带有羧基的光敏剂。
2.根据权利要求1所述的咪唑类离子液体型光敏剂，其特征在于，根据光敏剂阴离子中的羧基数目，调整C10～C18烷基咪唑的用量为光敏剂阴离子所带羧基摩尔数的1～2倍。
3.根据权利要求1所述的咪唑类离子液体型光敏剂，其特征在于，带有羧基的光敏剂为带有羧基的卟啉类光敏剂或带有羧基的卟吩类光敏剂。
4.根据权利要求3所述的咪唑类离子液体型光敏剂，其特征在于，带有羧基的卟啉类光敏剂为血卟啉或血卟啉单甲醚；带有羧基的卟吩类光敏剂为二氢卟吩或卟吩姆钠。
5.一种咪唑类离子液体型光敏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将摩尔比为1:1的烷基化合物和咪唑在45～55℃下反应48～96h，反应产物纯化后溶于无水乙醇，冰浴条件下加入强碱，在0～10℃下反应6～12h；
2)向步骤1)制得的产物中加入带有羧基的光敏剂，室温反应8～24h，去除反应溶剂，将得到的反应物分离、纯化，制得咪唑类离子液体型光敏剂；
其中，步骤1)制得的产物与带有羧基的光敏剂的摩尔比为(3～6):1；所述烷基化合物为卤代C10～C18烷。
6.根据权利要求5所述的咪唑类离子液体型光敏剂的制备方法，其特征在于，所述咪唑为乙烯基咪唑。
7.权利要求1～4中任意一项所述的咪唑类离子液体型光敏剂在制备光动力抗菌光敏剂中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的光动力抗菌光敏剂为抗革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌及超级细菌的光动力抗菌光敏剂。
一种咪唑类离子液体型光敏剂及其制备方法和应用
技术领域
背景技术
[0002] 抗生素的滥用使细菌产生了耐药性，创伤感染导致的死亡人数不断增加。虽然新的抗生素不断被开发应用于临床，但其研发速度远远落后于致病菌的变异速度，而对数种抗生素都有耐药性的“超级细菌”的出现使得研发新型不易产生耐药性且对现有耐药细菌具有较强杀菌作用的抗菌药物和抗菌方法迫在眉睫。光动力抗菌治疗方法(photodynamic antimicrobial chemotherapy，PACT)是其中最具前景的抗菌方法之一，其对于细菌、真菌和病毒引起的感染，特别是对于耐药菌感染均显示很好的疗效。
[0004] 但这些光敏剂在生理条件下溶解性差、极易团聚，降低了其光动力疗效。且由于革兰氏阴性菌和阳性菌细菌壁组成结构不同，有些光敏剂仅对革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌有效，对革兰氏阴性菌和阳性菌均有效的高效光敏剂尚不多见。因此，设计和制备对革兰氏阴性菌和阳性菌及“超级细菌”均有效的光敏药物，将会大大拓展光动力抗菌的应用。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种咪唑类离子液体型光敏剂及其制备方法和应用。
[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现：
[0007] 本发明公开了一种咪唑类离子液体型光敏剂，由咪唑阳离子和光敏剂阴离子反应制得；其中：咪唑阳离子与光敏剂阴离子的摩尔比为(3～6):1。
[0008] 优选地，所述咪唑阳离子为带有C10～C18烷基取代的咪唑；所述光敏剂阴离子为带有羧基的光敏剂。
[0009] 进一步优选地，根据光敏剂阴离子中的羧基数目，调整C10～C18烷基咪唑的用量为光敏剂阴离子所带羧基摩尔数的1～2倍。
[0010] 优选地，带有羧基的光敏剂为带有羧基的卟啉类光敏剂或带有羧基的卟吩类光敏剂。
[0011] 进一步优选地，带有羧基的卟啉类光敏剂为血卟啉或血卟啉单甲醚；带有羧基的卟吩类光敏剂为二氢卟吩或卟吩姆钠。
[0012] 本发明还公开了一种咪唑类离子液体型光敏剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014] 2)向步骤1)制得的产物中加入带有羧基的光敏剂，室温反应8～24h，去除反应溶剂，将得到的反应物分离、纯化，制得咪唑类离子液体型光敏剂；
[0015] 其中，步骤1)制得的产物与带有羧基的光敏剂的摩尔比为(3～6):1。
[0016] 优选地，所述烷基化合物为卤代C10～C18烷，咪唑为乙烯基咪唑。
[0017] 本发明还公开了上述的咪唑类离子液体型光敏剂在制备光动力抗菌光敏剂中的应用。
[0018] 优选地，所述的光动力抗菌光敏剂为抗革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌及超级细菌的光动力抗菌光敏剂。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0020] 本发明公开的咪唑类离子液体型光敏剂，根据带有羧基光敏剂的分子结构，设计相应的离子液体，首先，根据带有羧基光敏剂的分子结构，设计相应的离子液体，将其制备成咪唑类离子液体型光敏剂；其次，为了提高光敏剂对革兰氏阴性菌的抗菌性能，在咪唑环上引入对细菌壁具有破坏能力较强的烷基，阴、阳离子的双重作用使离子液体化的光敏剂对革兰氏阴性菌大肠埃希氏菌(E.coli)、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(S.aureus)及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)具有广谱的抗菌效果。本发明利用光敏剂中的羧基与带有烷基的咪唑环形成阴阳离子制备离子液体型光敏剂，有效解决了光敏剂在生理环境中溶解性差的缺点，并利用该离子液体光敏剂特有的阴、阳离子对结构，提高光敏剂的水溶性、膜渗透性能，增强光敏剂的抗菌及抗肿瘤效果。实验验证结果如下：
[0021] 1、水溶性：能够使不溶于水的二氢卟吩的溶解度增大至16.8g/L；
[0022] 2、膜渗透性：对革兰氏阴性菌中的E.coli的入胞率由13.0％增大至90％以上，革兰氏阳性菌中的S.aureus的入胞率由40％左右提高至100％，MRSA的入胞率由90％提高至100％；
[0023] 3、抗菌效果：极大降低了带有羧基光敏剂对革兰氏阴性菌中E.coli的半数抑菌浓度(IC50值)，IC50由0.5mM降低至0.0075mM，革兰氏阳性菌中的S.aureus的IC50由0.09mM降低至0.0068mM，MRSA的IC50由0.065mM降低至0.0032mM。附图说明
[0024] 图1为本发明制备离子液体型光敏剂(Ce6-IL)反应流程图；
[0025] 图2为Ce6和Ce6-IL的核磁图谱；
[0026] 图3为Ce6和Ce6-IL在MBC浓度下对E.colis结构改变的TEM表征；图中，a为E.coli+Ce6；b为E.coli+Ce6+光照；c为E.coli+Ce6-IL；d为E.coli+Ce6-IL+光照；e为E.coli；
[0027] 图4为Ce6和Ce6-IL在MBC浓度下S.aureus结构改变的TEM表征；图中，a为S.aureus+Ce6；b为S.aureus+Ce6+光照；c为S.aureus+Ce6-IL；d为S.aureus+Ce6-IL+光照；e为S.aureus。
具体实施方式
[0028] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0029] 本发明公开的一种离子液体型光敏剂，包括咪唑阳离子与光敏剂阴离子；该离子液体型光敏剂为咪唑类离子液体型光敏剂，具有良好的水溶性及渗透性。
[0030] 所述的光敏剂阴离子为带有羧基的光敏剂。
[0031] 所述的咪唑阳离子为带有C10～C18烷基取代的咪唑，可提高离子液体型光敏剂对革兰氏阴性菌细菌壁的破坏能力，增强光动力抗菌对革兰氏阴性菌的抗菌能力。
[0032] 参见图1，为本发明制备离子液体型光敏剂(Ce6-IL)反应流程图，具体的制备方法如下：
[0033] 制备一种带有C10～C18烷基的咪唑氯类离子液体，将其溶解在无水溶剂后，在冰浴中加入强碱，低温反应完全后，加入带有羧基的光敏剂，加入带有羧基的光敏剂，室温反应8～24h，旋转蒸发除去溶剂，加入萃取剂，离心除去未反应的光敏剂，收集上清液，旋转蒸发后，45～70℃真空干燥。
[0034] 1、离子液体型光敏剂的制备
[0035] 0.1g 1-乙烯基-3-十二烷基咪唑氯(IL)溶于无水乙醇中，冰浴条件下加入0.02g氢氧化钾，0℃反应6h，加入0.048g二氢卟吩，室温反应12h，旋转蒸发，除去无水乙醇。加入甲醇：乙腈＝9:1(v/v)快速搅拌，析出未反应的二氢卟吩，3000rpm/min，离心5min，除去未反应的二氢卟吩，收集上清液，旋转蒸发后，45～70℃真空干燥。
[0036] 制得的离子液体型光敏剂核磁图谱参见图2。
[0037] 2、实验所需菌株准备及制备
[0038] 标准质控菌株大肠埃希菌(ATCC 25922)；耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(由西京医院临床分离)菌株；金黄色葡萄球菌(ATCC 29213)
[0039] 常规细菌培养方法：
[0040] ①从液氮罐中取出装有菌株的冻存管，迅速放入37℃水浴中，摇匀使之融化，然后接种于LB液体培养基中，并在37℃摇床培养24h。
[0041] ②将上述培养的菌株在固体培养基上划线，放入恒温培养箱：培养，使之长出新的菌落。从固体培养基平板上挑取新活化的单菌落，接种于LB液体培养基中，37℃下振荡培养12h左右，直至对数生长后期可用。
[0042] 3、咪唑类离子液体型光敏剂抗菌实验
[0043] 实施例1
[0044] 取处于对数生长期的菌液，离心，用PBS溶液洗涤，重悬至pH 5.0LB液体培养基中，使细菌浓度达到106CFU/mL。
[0045] ①取上述菌液加入12个6孔培养板内，每孔2mL，1号6孔板内分别为E.colis对照组及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的二氢卟吩(Ce6)组；2号6孔板内分别为E.colis对照组及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6光照组；3号6孔板内分别为E.colis对照组及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的离子液体型光敏剂(Ce6-IL)组；4号6孔板内分别为E.colis对照组及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6-IL光照组；5号6孔板内分别为S.aureus对照组及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6组；6号6孔板内分别为S.aureus对照组及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6光照组；7号6孔板内分别为S.aureus对照组及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6-IL组；8号6孔板内分别为S.aureus对照组及加
0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6-IL光照组；9号6孔板内分别为MRSA对照组及加0.005，
0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6组；10号6孔板内分别为MRSA对照组及加0.005，0.001，0.05，
0.1，0.5mM的Ce6光照组；11号6孔板内分别为MRSA及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6-IL组；12号6孔板内分别为MRSA对照组及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6-IL光照组。
0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6-IL光照组；9号6孔板内分别为MRSA对照组及加0.005，
0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6组；10号6孔板内分别为MRSA对照组及加0.005，0.001，0.05，
0.1，0.5mM的Ce6光照组；11号6孔板内分别为MRSA及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6-IL组；12号6孔板内分别为MRSA对照组及加0.005，0.001，0.05，0.1，0.5mM的Ce6-IL光照组。
[0046] ②加入不同光敏剂30min后，660nm红光照射15min，培养6h。
[0047] ③采用涂布法，对样品菌落计数，实验重复三次。
[0048] ④分析Ce6和Ce6-IL在pH 5.0培养基中的抗菌效果并计算IC50和最低杀菌浓度(MBC)，结果如表1所示。
[0049] ⑤pH 5.0条件下，6孔板内分别加入2mL 106CFU/mLE.colis，S.aureus及MRSA，再分别加入相同摩尔数的Ce6和Ce6-IL，培养10min，采用流式细胞仪，计算Ce6和Ce6-IL在pH 5.0条件下的入胞率，结果如表2所示。
[0050] 实施例2
[0051] 取处于对数生长期的菌液，离心，用PBS溶液洗涤，重悬至pH 6.0LB液体培养基中，6
使细菌浓度达到10CFU/mL。
使细菌浓度达到10CFU/mL。
[0052] 下述步骤除培养基pH为6.0以外，均与实施例1相同。培养基在pH 6.0条件下Ce6和Ce6-IL的IC50和最低杀菌浓度(MBC)结果如表1所示。
[0053] 实施例3
[0054] 取处于对数生长期的菌液，离心，用PBS溶液洗涤，重悬至pH 7.0LB液体培养基中，使细菌浓度达到106CFU/mL。
[0055] 下述步骤除培养基pH为7.0以外，均与实施例1相同。培养基在pH 7.0的条件下Ce6和Ce6-IL的IC50和最低杀菌浓度(MBC)结果如表1所示。
[0056] 相同摩尔数的Ce6和Ce6-IL在培养基为pH 7.0的条件下入胞率结果如表2所示。
[0057] 实施例4
[0058] 取处于对数生长期的菌液，离心，用PBS溶液洗涤，重悬至pH 8.0LB液体培养基中，使细菌浓度达到106CFU/mL。
[0059] 下述步骤除培养基的pH为8.0以外，均与实施例1相同。培养基在pH 8.0的条件下Ce6和Ce6-IL的IC50和最低杀菌浓度(MBC)结果如表1所示。
[0060] 相同摩尔数的Ce6和Ce6-IL在培养基为pH 8.0的条件下入胞率结果如表2所示。
[0061] 实施例5
[0062] 取处于对数生长期的菌液，离心，用PBS溶液洗涤，重悬至pH 9.0LB液体培养基中，使细菌浓度达到106CFU/mL。
[0063] 下述步骤除培养基的pH为9.0以外，均与实施例1相同。培养基在pH 9.0的条件下Ce6和Ce6-IL的IC50和最低杀菌浓度(MBC)结果如表1所示。
[0064] 相同摩尔数的Ce6和Ce6-IL在培养基为pH 9.0的条件下入胞率结果如表2所示。
[0065] 表1 Ce6和Ce6-IL对E.coli,S.aureus及MRSA的半数抑菌浓度(IC50)和最小杀菌浓度(MBC)
[0066]
[0067] 表2 E.coli,S.aureus及MRSA在不同pH条件下Ce6和Ce6-IL入胞率
[0068]
[0069] 从表1中可以看出，将Ce6制备成Ce6-IL后，Ce6-IL对E.coli,S.aureus及MRSA的IC50值均降低了100倍左右，MBC也降低了10倍左右。
[0070] 从表2中可以看出，相对于Ce6,Ce6-IL对E.coli的入胞率由13.0％增大至90％以上，S.aureus入胞率由40％左右提高至100％，MRSA的入胞率由90％提高至100％，极大的提高了光敏剂的进入细菌内部的能力。
[0071] 4、Ce6-IL对细菌结构和完整性的影响
[0072] 人体创伤感染初期的周围环境为弱酸性，将pH 6.8～7.0条件下培养的细菌经MBC浓度处理革兰氏阴性菌和阳性菌后，采用TEM对细菌的细菌壁及完整性进行表征，结果如图3和4。
[0073] 从图3E.coli可以明显看出E.coli具有完整细菌壁和膜结构，Ce6图中a或Ce6加光照图中b对E.coli结构破坏较小，Ce6对革兰氏阴性菌的抑菌效果差。而Ce6-IL可以通过破坏细菌壁的结构使得E.coli产生溶胀变形(图中c)，经光照射后，E.coli的细菌膜产生了大量的孔洞，细菌的完整性遭到了破坏。从图4亦可以看出相对Ce6(图中a和b)，Ce6-IL对S.aureus的完整性破坏较大(图中c和d)。
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