可见光响应的一氧化氮高分子递送载体的构筑与抗菌应用

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一氧化氮(NO)是一种高活性的双原子自由基,具有广泛的生理活性,可用于治疗心血管疾病、肿瘤、免疫性疾病和细菌感染等多种疾病。然而,NO的半衰期短,其生理效应高度依赖于浓度。因此,局部可控递送NO对提高治疗效果和降低系统毒性具有重要意义。迄今为止,已经开发出了许多外源性NO供体分子。其中,研究最为广泛的是二醇二氮烯鎓盐(NONOate)和S-亚硝基硫醇(SNO)的衍生物,但由于其在生理条件下稳定性差和过早泄漏,所以难以达到预期的治疗效果。本文以N-亚硝胺衍生物作为NO供体分子,通过直接聚合法制备了多种NO释放聚合物,并对其在抗生物膜和抗菌中的应用进行了探究。本文主要分为以下三部分:1.基于7-氨基-4-甲基香豆素合成了 N-亚硝胺NO供体单体分子(CouNO),并通过直接聚合的方法制备了在光照射下可释放NO的两亲性嵌段共聚物(PEO-b-PCouNO)。该两亲性嵌段共聚物可自组装为胶束纳米粒子,并在胶束内核中负载疏水药物环丙沙星(Ciprofloxacin,Cip)。虽然光照触发NO释放的过程并没有使胶束发生解离,但胶束内核极性发生了变化,因此在可见光照射下可同时释放NO和Cip。我们发现可见光介导的NO释放伴随着显著的荧光发射增强,因此可以通过荧光发射的变化原位监测NO的释放。实验结果表明,可见光照射下同时递送NO和Cip具有更好的抗生物膜效果。2.将具有聚集诱导发射(AIE)性质的四苯基乙烯(TPE)基元作为吸收可见光的天线,合成了含有N-亚硝胺基元的NO释放单体分子。NO释放单体通过直接聚合的方法合成两亲性嵌段共聚物PTNO,其在水中自发组装成胶束纳米颗粒,在胶束内核负载疏水抗生素Cip。在可见光照射下,N-亚硝胺基元发生N-NO键的均裂释放NO自由基,导致TPE基元的荧光发射增强,因此可以原位监测NO释放。形成的伯胺进一步和胶束核内链间/链内的酯键进行酰胺化反应,使胶束纳米颗粒发生交联的同时实现由疏水到亲水的转变。这种转变更有利于负载在胶束内核中的药物分子释放。通过上述方法,实现了在可见光触发下共同释放NO和Cip。抗生物膜实验表明,可以原位观察到生物膜内NO的释放,同时对铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,P.aeruginosa)生物膜具有协同抗菌作用。3.合成了一系列基于7-氨基-4-羟甲基香豆素的NO供体分子,以及光敏剂四苯基四苯并卟啉钯(Ⅱ)(PdTPTBP)。NO供体在PdTPTBP的存在下,使用630 nm光照射可以实现NO自报告可控释放。结合实验和理论计算,证明了红光触发NO释放的机理是光氧化还原催化过程。我们首次揭示了 PdTPTBP光敏剂可以作为光氧化还原催化剂。为了证明NO释放胶束的生物医学应用潜力,将PdTPTBP和CouN(NO)-R衍生物引入到胶束内核中,制备了 NO释放胶束。将环丙沙星(Cip)负载到胶束内核中,在630nm的光照射下同时释放NO和Cip,同时NO释放产生的CouN(H)-R 荧光发射增强。NO释放胶束不仅能分散P.aeruginosa生物膜,还能杀灭细菌病原体。我们进一步证实,对正常细胞具有低细胞毒性的NO释放胶束能够有效治疗细菌感染的皮肤脓肿,具有良好的抗菌性能,同时能够促进伤口愈合。
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