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【抑菌神器】|| 柔性离子液体衍生物在抗菌性能上究竟有何奇妙之处?!
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原文标题:
Molecular Sizes and Antibacterial Performance Relationships of Flexible Ionic Liquid Derivatives
中文翻译:
柔性离子液体衍生物的分子尺寸及其抗菌性能关系
原文作者:
Liang Zheng, et al.
期刊来源:Journal of the American Chemical Society
影响因子:IF=14.6
原文链接:https://doi.org/10.1021/jacs.0c10771
细菌感染是全球最大的公共卫生挑战之一,已导致全球数百万人死亡。特别是革兰氏阴性菌引起的感染疾病极难治愈,每年困扰着数百万人。然而,新抗生素的开发未能跟上抗生素耐药性细菌的爆发。
近年来研究阳离子制剂显示出巨大的广谱抗菌活性潜力。一些抗菌剂被证明具有尺寸依赖性抗菌活性,因此阳离子小分子与细菌膜的关系需要进一步研究。
该研究设计了一系列不同分子尺寸(1.95-4.2nm)的柔性荧光吡咯并吡咯二酮和咪挫类柔性荧光离子液体衍生物(Ionic Liquid Derivatives, ILDs)。
ILDs的合成及对大肠杆菌的抑菌活性通过三步反应设计合成了一系列不同分子尺寸的ILDs。并与大肠杆菌共培养,结果显示,ILD-6和ILD-12的抗菌活性优于其他ILD,而ILD-8的抑菌效果最差(图1a,b)。此外,ILD-6的灭菌率比ILD-12快。并且在所有抗菌实验结果表明,ILDs具有分子尺寸偏好性的抗菌性能。
ILDs对大肠杆菌细胞膜的损伤在ILD浓度为128 μmol· L−1条件下膜损伤试验的SEM和AFM图像显示,经ILD-6、ILD-10和ILD-12处理的菌体形态发生了塌陷和融合(图2),说明菌膜受到了破坏。
细菌中ILDs的荧光定位利用荧光成像观察了ILDs在大肠杆菌中的定位。结果发现大肠杆菌ATCC25922和大肠杆菌K-12 MG1655的荧光图像没有明显差异(图3a和图4),说明ILDs与细菌膜的相互作用不受LPS的影响。
ILDs在体内外抗PAO1的概念验证研究中PAO1也被用于评估抗菌活性、膜损伤和荧光定位。如图7a、图8、图9所示,ILD-8对菌膜完整性影响不明显,抗菌能力最低。
总 结
本研究设计了一系列不同分子尺寸的柔性荧光离子液体衍生物(ILDs),研究了其对革兰氏阴性菌的抗菌作用机制。通过抗菌试验、荧光示踪、形态观察、分子生物学和分子动力学模拟,成功地研究了分子大小与抗菌活性之间的关系。本研究在ILDs对革兰氏阴性菌的结构-抑菌活性关系中为新一代先进抗菌剂的合理设计提供了有意义的参考信息。
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