抗菌-柱[5]芳烃 I 一种具有抗菌性能的胍基功能化柱[5]芳烃生物膜干扰物

有机材料技术 荧光技术
尹教授    2021-01-26    755
研究进展:由于细菌生物膜对抗生素具有固有的耐药性,对全球公共卫生构成严重威胁,迫切需要新的治疗药物和应对生物膜的策略。基于合成大环的功能超分子体系显示出了巨大的抗菌潜力。其中,柱状芳烃是一类新兴的大环宿主,可以很容易地进行修饰,以提供满足不同应用的功能超分子材料,由于其高度对称的柱状框架和富含π的空腔,易于形成多种超分子聚合物,因此,柱状芳烃支架作为抗菌剂/材料的构建块具有很大的前景。然而,迄今为止,能够直接穿透生物膜屏障并破坏已形成的生物膜的柱状芳烃衍生物(以分子形式,而不是纳米聚集物或纳米材料)仍未被报道。另一方面,胍类衍生物因其优异的抗菌性能、膜缔合能力和穿透能力而受到人们的广泛关注。

解决方案:本文中,作者设计并合成了一个基于胍基的功能化支柱[5]芳烃(GP5)(图1),该化合物对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌具有抗菌作用,且疏水支柱[5]芳烃骨架两侧密集预组织的胍基通过多个盐桥与细菌壁和细胞膜结合,导致细胞膜渗透,随后细胞膜解体和细胞溶解,有效破坏了大肠杆菌的预形成的生物膜(图2)。此外,GP5和头孢唑林钠(CFZ:一种常规抗生素原本可以被生物膜很好地耐受)之间的宿主-客体复合物GP5ÉCFZ具有增强的,协同的细菌生物膜破坏活性,值得注意的是,GP5ÉCFZ对大肠杆菌生物膜表现出特殊的破坏活性(图3)。

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1GP5CFZ的结构。

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2(a)未处理和(b) GP5处理的金黄色葡萄球菌,(c)未处理和(d) GP5处理的大肠杆菌的SEM图像;GP5对大肠杆菌的抗菌机制。

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3:空白(a)和(bGP5,(cCFZ和(dGP5 ÉCFZ25 μM)处理24小时的大肠杆菌生物膜的CLSM成像。

结论:作者设计并合成了新型胍基功能化柱[5]芳烃(GP5),该化合物对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌均有抗菌活性,此外,GP5可以通过渗透生物膜基质和破坏封闭的生物膜来破坏已形成的大肠杆菌生物膜。新的胍基官能化支柱[5]芳烃与常规抗生素的复合物可作为对抗其他耐药性生物膜的新型治疗剂和策略。

参考文献Ruibing Wang et al. Synthesis and Bioactivity of Guanidinium-Functionalized Pillar[5]arene as a Biofilm Disruptor. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 10.1002/anie.202013975.


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