[发明专利]一种中性非对称寡聚苯乙炔及其制备方法和抗菌应用

说明书

技术领域

本发明属于寡聚苯乙炔类化合物制备技术领域，具体涉及一种中性非对称寡聚苯乙炔及其制备方法和抗菌应用。

背景技术

寡聚苯乙炔类化合物（英文简称“OPE”）是一类具有苯环和乙炔三键交替的高共轭程度的寡聚化合物，通常具有三个或以上的苯环和乙炔共轭结构。由于其共轭程度较高，光学性能独特，引起包括生物传感器、导电分子、光动力抗菌等多领域学者的研究兴趣。美国新墨西哥大学Whitten教授课题组合成了一系列对称和非对称的OPE分子，并深入研究了OPE分子与生物大分子的相互作用，特别是带正电的OPE与羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、DNA的相互作用。研究表明，带正电的OPE与上述分子均有较强的相互作用，能与上述分子形成超分子自组装复合物，其典型表现为吸收光谱发生明显的红移，荧光光谱发生显著增强，是典型的J-aggregate的光谱表现（Tang，Zhou, et al. J. Photochem.Photobiol. A: Chemistry, 2009, 207, 4-6; Tang, Zhou, et al. Langmuir, 2009, 25(1), 21-25; Tang, Zhou, et al., Langmuir, 2011, 27, 4945-4955）。

OPE与DNA也能发生超分子自组装行为，通过对OPE与不同序列的DNA自组装的研究，发现该自组装与DNA序列有明显的相关性，即使相差一个碱基的两个序列，自组装现象也各不相同。利用该现象，Whitten组发展了基于OPE的DNA错配检测方法。该方法对于基因检测、DNA突变等具有潜在应用价值（Tang, Achyuthan, et al., Langmuir, 2010, 26(9), 6832-6837）。

OPE光物理研究表明中间苯环被支链修饰的OPE（M-OPE）具有两个吸收峰，而末端支链修饰的OPE（EO-OPE）则只具有一个吸收峰，这种差异很可能源于M-OPE具有两个不同的LUMO分子轨道，而EO-OPE则只有一个LUMO分子轨道，而计算结果也很好地支持该推测。OPE的三线态研究表明，大多数OPE均具有较高的三线态产率，从而在有氧气存在的情况下，OPE较容易被激发产生单线态氧和其他氢氧自由基。由于单线态氧和其他活性氧自由基具有很强的氧化性，能够氧化细胞的不饱和脂、蛋白质和DNA，因此，对细胞产生致命的伤害（Zhou, Corbitt, et al., J. Phy. Chem. Lett., 2010, 1, 3207-3212; Tang, Corbitt, et al., Langmuir, 2011, 27(8), 4956-4962）。

Whitten组和佛罗里达大学的Schanze组通过对OPE以及其高分子CPE研究表明，无论是高分子还是寡聚物，紫外光照条件下均能对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌产生细胞毒性。相比之下，OPE毒性更大。研究也发现，EO-OPE比M-OPE水溶性虽然差一些，但是细胞毒性却更强。另外，所有OPE对革兰氏阳性菌毒性大至少一个数量级。进一步的暗毒性机理研究发现，EO-OPE分子对细胞的形态破坏很大，而M-OPE在相应浓度条件下则并未造成细胞的破损，相应细胞暗毒性较低。最近，周志军等人发现，中性OPE分子表现出远超正电OPE的细胞毒性，甚至可见光照条件下就能产生直接的细胞毒性。机理研究认为，中性OPE具有更好的细胞内化能力，因此，单线态氧等活性氧自由基可以更为直接造成细胞毒性。而细胞的内化能力与OPE的电性关系密切，较多的静电荷虽然提高了其溶解性，却降低了细胞内化能力，因而，大大降低其细胞毒性能力（Wang, Zhou, et al., Polymers, 2011, 3, 1199-1214; Zhou, Corbitt, et al., J. Phy. Chem. Lett., 2010, 1, 3207-3212; Tang, Corbitt, et al., Langmuir, 2011, 27(8), 4956-4962; Wang, Tang, et al., Langmuir, 2010, 26(15), 12509-12514; Dimitri, Ji, et al., Langmuir, 2012, 28(31), 11286-11290）。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种中性非对称寡聚苯乙炔，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种中性非对称寡聚苯乙炔的制备方法，本发明要解决的再一个技术问题是提供一种中性非对称寡聚苯乙炔的抗菌应用。