[发明专利]用于细菌成像、杀灭、光动力疗法和抗生素筛选的AIE发光团及其生产方法

说明书

本申请涉及具有聚集诱导发光(AIE)特性的荧光分子的合成，以及其作为细胞成像、杀灭和抗生素筛选的荧光探针的应用，其中细胞为细菌或哺乳动物细胞。荧光分子在光照下产生活性氧(ROS)。本申请还涉及包含显示AIE现象的荧光分子的探针可用于细菌和生物学研究。本申请进一步涉及成像和定量细菌的方法、杀灭细胞的方法、高通量抗生素筛选和测定细菌耐药性的方法、光动力疗法以及确定临界胶束浓度的方法。

相关申请

本申请要求2014年11月21日递交的，申请号为62/123,596的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的申请人为本专利申请的发明人，并且在此整个结合引用，以作参考。

技术领域

本申请涉及具有聚集诱导发光(aggregation-induced emission，AIE)特性的发光团的研发，以及这些材料在细菌，哺乳动物细胞和相关生物学研究中的应用。特别地，本申请涉及用作细菌定量、成像、杀灭、抗生素筛选和光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)的荧光探针的AIE发光团和磁体(magnetite)的制备。

背景技术

随着人类生活水平的提高，与人类健康密切相关的卫生和食品安全问题得到了科学家和公众的广泛关注。因为其抑制细菌生长的高效性和对哺乳动物细胞的低干扰性，抗生素成为病原体治疗中最广泛使用的材料。然而，抗生素耐药性的迅速出现，促使科学家开发新的抗生素，这通常是一个耗时耗钱的过程。新的灭菌方法(其中，细菌难以发展出对这些方法的抗性)和新的抗生素筛选方法的研究都已经成为解决抗生素抗药性问题的替代途径。

因此提出并应用PDT，其利用光敏剂产生用于局部病原体消除、肿瘤消除的有毒活性氧(reactive oxygen species,ROS)。目前，广泛使用的PDT材料是卟啉和吩噻嗪。作为新的光敏剂，共轭聚合物正在引发关注。然而，由于大多数材料本质上是共面或极疏水的，因此可能发生强烈的π-π或疏水相互作用，这将导致发色团聚集，细菌杀灭效率降低和荧光猝灭效应。

发明内容

本申请涉及一种螺旋桨状分子的物质(species)，其在聚集时表现出增加的发光，该现象被称为AIE。系统研究表明，分子内运动的限制是AIE效应的主要原因。AIE现象具有科学价值和实际应用。由于生物相容性，光稳定性和选择性，AIE材料已被应用于细胞和细菌成像，细胞凋亡检测，化疗和药物递送。一些AIE发色团(chromophores)能够产生光诱导的ROS生成，并且可以应用于哺乳动物细胞、细菌成像和杀灭研究以及高通量抗生素筛选。

在本申请中，设计并合成具有AIE特性的荧光分子。四苯乙烯(Tetraphenylethene,TPE)和噻咯(silole)通过不同的连接(linkage)，例如醚、酯、烷基链、酰胺或其任何组合，与三甲胺和三乙胺进行官能化，以产生具有AIE性质的荧光分子。然后将AIE活性分子应用于哺乳动物细胞和细菌成像，PDT和高通量筛选。

由于TPE-Bac的水溶性和TPE-Bac的典型的AIE特性，可以简化细菌的成像过程。例如，可以免除洗涤过程，这使TPE-Bac可用于抗生素筛选研究。除开发新的杀菌方法外，AIE材料可用于高通量抗生素筛选。当结合到标靶时，利用低背景光和高发光效率，可以以简单，快速的方式进行抗生素的筛选。

在一个实施例中，本申请涉及包括荧光分子的AIE发光团，所述荧光分子包括如下的主链结构：

其中R，R′，R″，R″′，R″″和R″″′中的至少一个独立地选自

构成的组；