【《光动力抗菌光敏剂的发展研究文献综述》3000字】

光动力抗菌光敏剂的发展研究文献综述光敏剂的概况与分类光敏剂作为产生PACT作用的重要的三要素之一，受到了广泛研究。迄今为止，国内外PACT中广泛使用的抗菌光敏剂有如下一些类别[49]（REFFigure1_3\h图1-3），包括5-氨基乙酰丙酸（5-Aminolevulinicacid，ALA）；卟啉（Porphyrin）类：如血卟啉（Hematoporphyrin）、Chlorine6（Ce6）等；酞菁（Phthalocyanine，Pc）类：如酞菁锌（Ⅱ）（ZnPc）等；吩噻嗪类：如苯胺蓝（AzureB，AB）、甲苯胺蓝（ToluidineBlueO，TBO）、亚甲基蓝（MethyleneBlue，MB）、新亚甲蓝（NewMethyleneBlue，NMB）和二甲基蓝（DimethylMethyleneBlue，DMMB）等；姜黄素（Curcumin，CUR）类；BODIPY类；吲哚菁绿（Indocyaninegreen，ICG）；玫瑰红（RoseBengal，RB）；哌啶酮（Perinapthenone）类等。部分抗菌光敏剂的结构式如REFFigure1_4\h图1-4所示。其中，TBO、MB、四阳离子酞菁锌（Ⅱ）[50]、ICG、ALA-PpIX、姜黄素、PEI-Ce6等光敏剂均在临床试验中，有望在未来用于更多的医学疾病。Figure1-SEQFigure_1-\*ARABIC3Timelineofphotosensitiveantibioticdiscovery[49].RLP068=四阳离子酞菁锌；XF73=带正电荷的卟啉；PEI-Ce6=聚乙烯亚胺二氢卟吩（e6）共轭物；SAPYR=哌啶酮衍生物；SACUR=姜黄素衍生物；HpD-Photogem=血卟啉衍生物；FLASH=阳离子核黄素衍生物；ALA-PPIX=5-氨基乙酰丙酸诱导的原卟啉IX；PPA904=亚甲基蓝的四丁基衍生物.Figure1-SEQFigure_1-\*ARABIC4Thestructureofsomephotosensitiveantibiotic.酞菁类光敏剂酞菁的结构与分类酞菁（Phthalocyanine，Pc）属于第二代光敏剂，是一种具有8个C原子、8个N原子组成的16中心和18π电子的芳香共轭体系的大环配合物。REFFigure1_5\h图1-5为酞菁配合物的分子结构，其中M可为金属离子如铜、镍、铁、铝、锌、金、银、钴、锰和镁，以及少量非金属如硅和磷等。酞菁分子结构容易修饰，R可连接到周环上，也可连接到轴向上（如当中心原子为硅时），这样可得到多种取代基修饰的酞菁。作为一种有机合成染料，酞菁类光敏剂具有如下一些优势：1）合成组分相对单一；2）在700nm附近有较强的Q带吸收，具有较高的摩尔吸收系数，最大吸收波长位于光源能穿透人体组织和细胞的红光区域；3）具有优异的化学稳定性；4）单线态氧量子产率高[51]。Figure1-SEQFigure_1-\*ARABIC5Molecularstructureofmetalphthalocyanine.酞菁类光敏剂的分类有多种方式：1）根据酞菁溶解度的不同，可分为亲水性、亲油性和两亲性；2）根据中心离子M的不同，可分为金属型和非金属型；3）根据结构的对称性，分为对称型和不对称型；4)根据取代基的位置不同，可分为环周取代型和轴向取代型。酞菁的合成与性质酞菁配合物的合成方法主要有：“模板反应”合成法、插入配位法和直接取代法。“模板反应”合成法（REFFigure1_6\h图1-6）是以金属离子或离子为“模板”，直接环化“分子碎片”，通过“模板反应”形成酞菁环，与金属配位后形成金属酞菁配合物。不同的合成方法对应不同类型的“分子碎片”和金属。不同类型的“分子片段”具有不同的反应条件和产率。常用的“模板反应”是以邻苯二甲腈为原料，经一步反应合成酞菁。Figure1-SEQFigure_1-\*ARABIC6Templatesynthesisofmetalphthalocyanine.先将分子碎片与醇钠或锂盐等制备成酞菁钠或酞菁锂，后用无机酸处理得到无金属酞菁，再将其与其它金属盐反应得到相应的金属酞菁配合物，这种方法就叫“插入配位法”[52]（REFFigure1_7\h图1-7）。Figure1-SEQFigure_1-\*ARABIC7Synthesisofmetalphthalocyaninebyinsertingcoordinationmethod.鉴于此，金属酞菁的合成可利用上述的模板法合成，也可先合成空心酞菁，然后再与金属离子反应（REFFigure1_8\h图1-8）。Figure1-SEQFigure_1-\*ARABIC8Synthesisofmetalphthalocyaninefromhollowphthalocyanine.根据上述两种方法，由带有取代基的分子碎片合成金属酞菁化合物，或制备未取代的金属酞菁配合物，然后在一定条件下与一些化合物反应制备有取代基的金属酞菁配合物的方法称为“直接取代法”[53]。酞菁结构中扁平的芳香大环决定了它们很难溶于水中。在分子结构中接入亲水基团可以得到具有光动力活性的水溶性酞菁衍生物。天然类光敏剂姜黄素姜黄素（Curcumin，简称CUR）是从姜科、天南星科等一些植物根茎中提取的天然化合物，是植物界中含有二酮的稀有色素[54,55]。姜黄素包含的活性化合物有姜黄素、去甲氧基姜黄素和双去甲氧基姜黄素，其中姜黄素是主要成分。姜黄素在200-230nm和400-450nm处有吸收峰，在可见光范围内的最大吸收峰为425nm；其荧光最大激发波长为425nm，最大发射波长为530nm[56]。在弱酸和中性条件下，姜黄素主要以酮的形式存在（REFFigure1_9\h图1-9a）；但在碱性条件下，它的烯醇形式（REFFigure1_9\h图1-9b）将占主导地位，并具有清除自由基的能力[57]。姜黄素有两个活性中心，酚羟基单元和β-二酮单元，两者都能提供质子阻断自由基反应。酚羟基和β-二酮在抗氧化过程中的作用是研究姜黄素及其衍生物的抗氧化机理[58]。Figure1-SEQFigure_1-\*ARABIC9Themolecularstructureofcurcumin.姜黄素分散性强、染色力强、耐腐蚀、无毒副作用，广泛用作天然食品着色剂和调味化合物，并且已被证明具有广泛的生物活性，例如抗炎、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、抗动脉粥样硬化和光敏活性[55]。姜黄素的抗氧化、抗炎、抗癌和潜在的化学治疗特性已得到广泛研究，姜黄素及其衍生物也已被研究用作抗生素、抗真菌药和抗疟药，适用于皮肤创伤、胃肠道疾病、慢性促炎性疾病、心血管疾病和自身免疫性疾病等领域[55]。近年来，姜黄素在食品也具有广阔的应用前景。已有研究表明姜黄素可作用在食品包装上，韩国庆熙大学的SwarupRoy和Jong-WhanRhim[59]采用溶液流延法制备了基于聚乳酸（PLA）的含姜黄素功能膜。聚乳酸/姜黄素复合膜呈现鲜黄色，具有高透明性和柔韧性，并且表现出优异的抗氧化性和一定的抗菌活性。姜黄素的添加在不改变PLA膜热稳定性的前提下，稍微提高了机械性能，还表现出优异的紫外线阻隔性能，而不会大大牺牲PLA膜的透明度。这种功能性PLA/姜黄素复合膜可用于活性食品包装应用中。此外，姜黄素在人体内表现出较差的吸收性，是由于其亲脂性导致，口服后会被代谢系统迅速清除出体外。可以将姜黄素与适当的药物赋形剂结合，或者更改产品剂型，例如使用脂质体，胶束，纳米颗粒和固体分散体，以提高姜黄素的生物利用度。竹红菌素竹红菌素（Hypocrellin）是从竹红菌（Hypocrellabambusea）中分离出来的红色苝醌类颜料（REFFigure1_10\h图1-10），包括竹红菌甲素（HA）、竹红菌乙素（HB）、竹红菌丙素（HC）和竹红菌丁素（HD）等，后两者的含量都很低。HA在酸或碱的催化下会损失一部分水，从而得到HB。竹红菌素的DMSO溶液在可见光区具有3个吸收峰，波长分别为475nm、545nm和585nm，并且在高浓度下不会形成聚集体[60]。竹红菌素能产生高效活性氧（高达70-80%），在可见光区基本被完全吸收。与传统的卟啉类光敏剂相比，它具有包括原料易得、易于纯化、荧光性能好（三线态量子和单线态氧量子产率高）、暗毒性低、光毒性高、从正常组织中快速排出等优点。Figure1-SEQFigure_1-\*ARABIC10Themolecularstructureofhypocrellin.在适当光的照射下，竹红菌甲素（HA）表现出有效的抗菌活性[61]。YijiaYang和ChengluWang等人[62]发现HA介导的PACT能够促进针对白色念珠菌的抗真菌作用。将0.5或1.0mg/mLHA与光照射结合可导致白色念珠菌的存活数量比对照组显着减少。参考文献[1] 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