一種水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑、製備方法及在光動力抗微生物感染中的應用與流程
2023-07-28 21:08:41 2
本發明涉及光敏劑及其應用。更具體地，涉及一種水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑、製備方法及其在光動力抗微生物感染中的應用。
背景技術：
近年來，隨著環境汙染的加劇，人們的健康受到越來越多的病原微生物的威脅。雖然抗生素對眾多病原微生物感染有顯著的治療效果，但由於大量抗生素的不合理使用，許多病原微生物在環境壓力下，對抗生素產生了耐藥性，變異成了多重耐藥菌(又稱「超級細菌」)。儘管人們正竭盡全力開發新的抗生素，但其研發速度遠遠落後於病原微生物的變異速度。2015年，美國政府公布了一項為期5年的國家行動計劃，計劃大幅削減抗生素不當使用，加速研發其他療法，以應對「緊迫而嚴重的」的細菌耐抗生素的威脅。
目前，光動力療法抗微生物感染(antimicrobialphotodynamictherapy,apdt)在臨床上主要應用於血液製品的消毒，特別是對病毒的滅活。此外，在口腔科、骨科和皮膚科等難治性的局部感染中，apdt也發揮著突出作用，被認為是特別適合治療口腔內細菌和真菌感染的新方法。(chemicalsocietyreviews,2002,31,128-136；photochemical&photobiologicalsciences,2004,3,412-418)。
光敏劑作為apdt過程的關鍵要素，一直是研究者們關注的焦點。目前臨床常見的多重耐藥菌以革蘭氏陰性菌為主，由於其表面緻密並帶負電荷，通常只有陽離子光敏劑能對其產生明顯的apdt效果，因而在生理ph值下呈正電性的陽離子型光敏劑成為目前光敏劑設計、合成與研究的主流；與此相比，由於一般情況下，中性及陰離子型光敏劑滅活革蘭氏陰性菌的效果遠不如其滅活革蘭氏陽性菌的效果，因此，在近幾年的研究中，基於中性及陰離子型光敏劑的設計、合成及應用的研究驟減。
但也有特殊的例子，有研究發現陰離子光敏劑如玫瑰紅(rosebengal)滅活革蘭氏陰性菌的效果可優於陽離子光敏劑如亞甲藍(methyleneblue)、孔雀石綠(malachitegreen)等；且在對抗多重耐藥菌mrsa時，玫瑰紅的抗菌效果更是遠遠優於現有的多種光敏劑，如陽離子光敏劑：結晶紫(crystalviolet)、新亞甲藍(newmethyleneblue)、甲苯胺藍(toluidineblue-o)、亞甲藍(methyleneblue)；陰離子光敏劑：赤蘚紅(erythrosine)、二氫卟吩e6(npe6)。說明除了光動力產生活性氧物質滅活病原微生物外，通過正負電荷間的靜電相互作用擾亂和中斷病原微生物細胞膜結構的抗菌機制並不是實現高效apdt的唯一手段。
yoshimura和nikaido在「diffusionofbeta-lactamantibioticsthroughtheporinchannelsofescherichiacolik-12」antimicrobialagentsandchemotherapy,1985,vol.27,pp84-92的文章中指出，在革蘭氏陰性菌的表面都有孔蛋白通道(porinchannels)，分子量小於600～700道爾頓(da)的水溶性分子可通過此通道被革蘭氏陰性菌攝取(幾乎所有的β-內醯胺類抗生素均存在此機制)。因此，藉助此攝取機制，陰離子光敏劑有可能實現對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有效地滅活。基於此，陰離子型的光敏劑也曾經被廣泛關注，但到目前為止，除了玫瑰紅、血卟啉類光敏劑(如hpd、photofrin和verteporfin)等少數幾種陰離子型光敏劑，其它對革蘭氏陰性菌apdt效果顯著的陰離子型光敏劑的研究至今還鮮有報導。
亞苄基環烷烴酮結構是很多藥品和生物製品合成的原料或功能基團，具有良好的藥物結構基礎，同時，其具有很好的光敏活性，通過引入水溶性陰離子基團所製備的亞苄基環烷烴酮光敏劑可高效地引發水溶性單體的光聚合，還具有光動力抗腫瘤的功能(journalofphotochemistryandphotobiologya:chemistry,2009,202,74-79；journalofphotochemistryandphotobiologya:chemistry,2011,222,228-235)。在本發明中，我們首次嘗試將水溶性陰離子型亞苄基環烷烴酮光敏劑應用於光動力抗微生物感染方面的研究，取得了顯著的療效。
技術實現要素：
本發明的第一個目的在於提供一類水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑，該類光敏劑分子結構簡單、合成容易，在水中溶解度良好，具有合適的脂水分配比，且在350～600nm波長範圍內有較強吸收，在光源照射下能夠快速產生活性氧物質。
本發明的第二個目的在於提供一種水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑的製備方法，此製備方法簡單，產品產率高、純度高。
本發明的第三個目的在於提供一種水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑在光動力抗微生物感染中的應用。
為達到上述第一個目的，本發明採用下述技術方案：
本發明提供一種水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑，具有如下結構式c1、c2或c3：
其中：r1為甲基、乙基、丙基或異丙基，優選地，r1為甲基或乙基；
r2為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x，優選地，r2為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x；
r3為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x，優選地，r3為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x；
r2和r3可以是相同或不同的取代基團，但r2和r3不能同時為-ch2ch2-coo-x；
x為陽離子li+、na+或k+；
為環丁酮、環戊酮、環己酮、環庚酮或環辛酮。
優選地，本發明水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑在350～600nm波長範圍具有較高的生物光動力活性。
為達到上述第二個目的，本發明採用下述技術方案：
本發明提供一種具有前述結構式c1的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑的製備方法，包括如下步驟：
1)在蒸餾水中在鹼性水解劑條件下，將商業可得的通式q1化合物
水解，收集得到的通式q2中間產物
反應方程式如下：
具體步驟為：將商業可得的通式q1化合物和鹼性水解劑按摩爾比為1：1～1：50的比例加入到反應容器中；向體系中加入蒸餾水以溶解鹼性水解劑，將體系攪拌均勻後開始升溫，反應混合液於100℃回流4～20小時；反應結束後體系自然冷卻，抽濾除去不溶物，得濾液；攪拌條件下向濾液中逐滴加入酸性溶液直至無沉澱析出；將沉澱物抽濾並水洗三次，隨後用鹼性溶液中和至沉澱恰好消失，減壓旋蒸溶液，並乾燥得到通式q2中間產物；
其中，步驟1)及步驟1)的具體步驟中，鹼性水解劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種；
酸性溶液為甲酸、乙酸、丙酸、鹽酸或硫酸中的一種或幾種；所述酸性溶液的濃度為0.01～3moll-1；
鹼性溶液為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種；所述鹼性溶液的濃度為0.01～3moll-1；
2)在乙醇-水溶液中在鹼性催化劑條件下，將與商業可得的通式q3化合物
反應，收集得到的通式q4中間產物
反應方程式如下：
具體步驟為：將與商業可得的通式q3化合物按摩爾比1：1～10：1的比例加入到反應容器中，向上述體系中加入10～500倍的乙醇-水溶液(其中乙醇的體積百分含量為20％～80％)，再加入催化量的鹼性催化劑，在-5～100℃條件下反應2～48小時，去除溶劑，然後採用矽膠柱分離得到通式q4中間產物；
其中，上述步驟2)及步驟2)的具體步驟中，
所述鹼性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、吡啶或六氫吡啶中的一種或幾種；
3)在甲醇-水溶液中在鹼性催化劑條件下，將步驟2)所得q4與步驟1)所得q2按摩爾比1:1～1:2的比例進行反應，收集得到的結構式c1化合物；
或，
在甲醇-水溶液中在鹼性催化劑條件下，將和步驟1)所得q2按摩爾比1:2～1:10的比例進行反應，收集得到的結構式c1化合物；
反應方程式為：
具體步驟為：將步驟2)所得的q4和步驟1)製得的q2按照摩爾比1:1～1：2的比例加入反應容器，向上述體系中加入10～500倍甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為20％～90％)，再加入催化量的鹼性催化劑，在20～120℃條件下反應2～36小時，去除溶劑，然後採用矽膠柱分離得到結構式c1化合物；
或，
將和步驟1)製得的q2按照摩爾比1：2～1：10的比例加入反應容器，向上述體系中加入10～500倍的甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為20％～90％)，再加入催化量的鹼性催化劑，在0～100℃條件下反應2～48小時，去除溶劑，採用矽膠柱分離得到目標產物c1-i化合物；
其中：上述步驟3)及步驟3)的具體步驟中，
所述鹼性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種；
其中：上述步驟1)-3)中，r1為甲基、乙基、丙基或異丙基，優選地，r1為甲基或乙基；
r2為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x，優選地，r2為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x；
r3為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x，優選地，r3為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x；
r2和r3可以是相同或不同的取代基團，但r2和r3不能同時為-ch2ch2-coo-x；
x為陽離子li+、na+或k+；
為環丁酮、環戊酮、環己酮、環庚酮或環辛酮。
本發明提供一種具有前述結構式c2的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑的製備方法，包括如下步驟：
①在乙醇-水溶液中在鹼性催化劑條件下，將與商業可得的通式q3化合物
反應，收集得到的通式q4中間產物
反應方程式為：
具體步驟為：將與商業可得的通式q3化合物按摩爾比1：1～10：1的比例加入到反應容器中，向上述體系中加入10～500倍的乙醇-水溶液(其中乙醇的體積百分含量為20％～80％)，再加入催化量的鹼性催化劑，在-5～100℃條件下反應2～48小時，去除溶劑，然後採用矽膠柱分離得到通式q4中間產物；
其中，上述步驟①及步驟①的具體步驟中，
所述鹼性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、吡啶或六氫吡啶中的一種或幾種；
②在甲醇-水溶液在鹼性催化劑條件下，將q4與商業可得的4-甲醯苯基-3-氨基丙酸s1
反應，收集得到的通式s2中間產物
反應方程式為：
具體步驟為：將q4和商業可得的s1按摩爾比1：1～1：2的比例加入到反應容器中，向上述體系中加入10～500倍的甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為20％～90％)，再加入催化量的鹼性催化劑，在20～100℃條件下反應2～36小時，去除溶劑，然後採用矽膠柱分離得到通式s2中間產物；
其中，上述步驟②及步驟②的具體步驟中，
所述鹼性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種；
③在酸性溶液條件下，將步驟②所得s2與丙烯酸反應，收集得到的結構式c2化合物；
反應方程式為：
具體步驟為：將步驟②中製得的s2按照質量比為1：1～1：1000的比例溶於酸性溶液中，攪拌一定時間後，向上述體系中加入體積是酸性溶液體積1～10倍的丙烯酸，將溶液溫度升至60～100℃，並在惰性氣體的保護下反應4～36小時，反應液冷卻至室溫後抽濾，濾液中加入適量蒸餾水，冰浴下攪拌3～12小時後可見大量沉澱析出，沉澱物用鹼性溶液中和至沉澱恰好消失，再將上述溶液加入到適量乙醇中，冰浴下析出固體，得到目標產物結構式c2化合物；
其中，上述步驟③及步驟③的具體步驟中，所述酸性溶液為甲酸、乙酸、丙酸、鹽酸或硫酸中的一種或幾種，所述酸性溶液的濃度為0.01～3moll-1；
所述鹼性溶液為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種，所述鹼性溶液的濃度為0.01～3moll-1；
其中，上述步驟①-③中，r2為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x，優選地，r2為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x；
r3為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基或-ch2ch2-coo-x，優選地，r3為甲基、乙基或-ch2ch2-coo-x；
r2和r3可以是相同或不同的取代基團，但r2和r3不能同時為-ch2ch2-coo-x；
x為陽離子li+、na+或k+；
為環丁酮、環戊酮、環己酮、環庚酮或環辛酮。
本發明提供一種具有前述結構式c3的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑的製備方法，包括如下步驟：
a)在蒸餾水中在鹼性催化劑條件下，將和商業可得的4-甲醯苯基-3-氨基丙酸s1
反應，收集得到的通式t1中間產物
反應方程式如下：
具體步驟為：將和商業可得的s1按照摩爾比1：2～1：10的比例加入反應容器，向上述體系中加入10～500倍的蒸餾水，再加入催化量的鹼性催化劑，在0～100℃條件下反應2～48小時，去除溶劑，採用矽膠柱分離得到中間產物t1；
其中，上述步驟a)和步驟a)的具體步驟中，
所述鹼性催化劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種；
b)在酸性溶液條件下，將步驟a)所得t1與丙烯酸反應，收集得到結構式c3化合物；
反應方程式為：
具體步驟為：將步驟a)中所得的t1按照質量比為1:1～1：1000的比例溶於酸性溶液中，攪拌後，向上述體系中加入體積是酸性溶液體積1～30倍的丙烯酸，將溶液溫度升至60～100℃，並在惰性氣體的保護下反應4～48小時；反應液冷卻至室溫後抽濾，濾液中加入適量蒸餾水，冰浴下攪拌3～12小時後可見大量沉澱析出，沉澱物用鹼性溶液中和至沉澱恰好消失，再將上述溶液加入到適量乙醇中，冰浴下析出固體，得到目標產物結構式c3化合物；
其中，上述步驟b)及步驟b)的具體步驟中，所述酸性溶液為甲酸、乙酸、丙酸、鹽酸或硫酸中的一種或幾種，所述酸性溶液的濃度為0.01～3moll-1；
所述鹼性溶液為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或幾種，所述鹼性溶液的濃度為0.01～3moll-1；
其中，上述步驟a)-b)中，所述x為陽離子li+、na+或k+；
為環丁酮、環戊酮、環己酮、環庚酮或環辛酮。
本申請中水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑的製備方法中，上述通式q1化合物、通式q3化合物、s1等均可商業購得，如無特殊說明，均是可商業購買所得。
為達到上述第三個目的，本發明採用下述技術方案：
本發明的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑在光動力抗微生物感染中的應用。
優選地，所述微生物指細菌、真菌或病毒。
進一步地，所述細菌為革蘭氏陽性菌或革蘭氏陰性菌；所述革蘭氏陽性菌選自金黃色葡萄球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、炭疽桿菌、白喉桿菌或破傷風桿菌；所述革蘭氏陰性菌選自大腸桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌、變形桿菌或百日咳桿菌。
進一步地，所述真菌選自黴菌、酵母菌、啤酒母菌、紅麴黴素、假絲酵母、白色念珠菌、黃麴黴、白地黴或抗生菌。
進一步地，所述病毒選自噬菌體、菸草花葉病毒、禽流感病毒、天花病毒、hiv、A型肝炎病毒、B型肝炎病毒、風疹病毒或mers病毒。
優選地，所述光動力的照射光為雷射、led光或模擬太陽光。
進一步地，模擬太陽光由oriel91192太陽能模擬器獲得，可市售，如購於美國理波公司，型號為oriel91192。
進一步地，所述照射光的波長為350～600nm；所述照射光的光照時間為30秒～1小時，光照強度為5～1000mw/cm2。
優選地，所述水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑的最低抑菌濃度為0.001～100μm。
優選地，將水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑激活革蘭氏陰性菌的孔蛋白通道，滅活革蘭氏陰性菌。
本發明提供一種水溶性陰離子光敏劑通過激活革蘭氏陰性菌的孔蛋白通道，實現革蘭氏陰性菌有效滅活的新思路。
進一步地，所述的水溶性陰離子光敏劑有效滅活革蘭氏陰性菌的新思路是指水溶性陰離子光敏劑有效激活孔蛋白通道，提高革蘭氏陰性菌對光敏劑的攝取量，從而最大程度的光動力滅活革蘭氏陰性菌。
更進一步地，所述孔蛋白通道是指一類存在於革蘭氏陰性菌外膜上的蛋白質。這類蛋白質充當了親水性物質的分子過濾器，在外膜上起著「分子篩」的作用。這些蛋白生成的裝滿水的通道可讓親水性物質進入周質空間中。部分孔道蛋白生成的擴散通路可允許大大小小排阻極限的溶質通過，而另一些則在孔道內有特異性的結合位點，只能允許一種溶質通過。孔蛋白通道是細菌外膜上的一種主要蛋白質，更優選地，孔蛋白通道為外膜蛋白通道ompf,外膜蛋白通道ompc和外膜蛋白通道phoe。
本發明的有益效果如下：
1.本發明中的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑結構簡單、分子量小，具有確定的化學結構，易於製備、純化和進一步修飾，滿足臨床用藥的基本要求。
2.本發明中的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑具有脂水雙親的特點，其脂水分配比能夠滿足臨床光動力治療的使用要求。
3.本發明中的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑的合成方法具有操作簡單、產品產率高、純度高的特點，可以放量合成。
4.本發明中的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑在350～600nm波長範圍具有較高的生物光動力活性，作為光動力藥物滅活病原微生物方面具有很好應用前景。
5.本發明中的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑能夠實現細菌、真菌和病毒的有效光滅活。
6.本發明中的水溶性陰離子亞苄基環烷烴酮光敏劑能夠激活革蘭氏陰性菌的孔蛋白通道，實現對革蘭氏陰性菌的有效光滅活。
附圖說明
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。
圖1示出光動力滅活金黃色葡萄球桿菌、大腸桿菌的96孔板中光敏劑濃度示意圖。
圖2示出實施例1中製得的光敏劑應用於光動力滅活大腸桿菌的實驗結果。
圖3示出實施例3中製得的光敏劑在三氯甲烷中的紫外-可見吸收光譜及螢光發射光譜。
圖4示出實施例4中製得的光敏劑應用於光動力滅活金黃色葡萄球菌的實驗結果。
圖5示出實施例6中製得的光敏劑應用於光動力滅活白色念珠菌前後的實驗結果。
圖6示出實施例7中製得的光敏劑在三氯甲烷中的紫外-可見吸收光譜及螢光發射光譜。
圖7示出實施例11中製得的光敏劑應用於觀察蛋白通道影響光敏劑攝取的實驗結果。
具體實施方式
為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護範圍。
實施例1
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-1的製備：
(i)在500ml三口瓶中加入氫氧化鈉(0.14mol,5.60g)和商業可得的n-乙基-n-氰乙基-4-氨基苯甲醛(0.04mmol,8.08g)，向上述體系中加入120ml蒸餾水。攪拌均勻後開始升溫反應混合液，於100℃回流4小時。反應結束後體系自然冷卻，抽濾除去不溶物。攪拌下向濾液中逐滴加入稀鹽酸(0.5moll-1)直至無沉澱析出。將沉澱物抽濾並水洗三次，隨後用0.1moll-1的氫氧化鈉溶液中和至沉澱恰好消失。減壓旋蒸溶液，乾燥得到產物q2-1，產率為96％，
(ii)向一個100毫升三口燒瓶中加入8.85克(0.05mol)商業可得的n,n-二乙氨基苯甲醛，3.52克(0.05mol)環丁酮，加入50毫升乙醇-水溶液(其中乙醇的體積百分含量為80％)，攪拌使其溶解均勻後一次性加入0.05克氫氧化鈉，冰浴反應10小時，反應液經旋蒸除去溶劑得到粗產品，用色譜柱分離提純得橙色固體q4-1，產率50％，
(iii)向一個100毫升三口燒瓶中加入2.29克(0.01mol)q4-1，2.43克(0.01mol)q2-1，加入30毫升甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為70％)，攪拌使其溶解均勻後一次性加入0.03克氫氧化鈉，室溫下攪拌12小時，經旋蒸除去溶劑得到粗產品，用色譜柱分離提純得到目標產物c1-1，產率80％。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c27h33n2o3+2h+]+435.2497；found435.2339，
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-1用於光動力滅活大腸桿菌：
(iv)將市售的大腸桿菌在肉湯培養基中復甦，通過測定600nm的吸光度值來確定細菌的濃度。然後，利用無菌的96孔板進行最低抑菌濃度(minimuminhibitoryconcentration,mic)的測定，見附圖1。96孔板中每相鄰的四個孔，例如c1，c2，d1和d2所加光敏劑濃度是相同的。按照示意圖所示濃度，每孔加入100微升不同光敏劑濃度的肉湯溶液。其中，陰性對照組為b+b組(100微升肉湯中加入10微升的大腸桿菌)，陽性對照組為gm組(100微升肉湯加入1％的慶大黴素)，空白對照組為broth組(100微升肉湯中加入10微升pbs)。上述96孔板中的細菌濃度約為5×105cfu每毫升。利用532nm的雷射(50mw/cm2,10min)照射上述96孔板後，放入細菌培養箱繼續培養18小時。然後利用0.0675％的刃天青鈉鹽溶液進行顯色。經過4小時的顯色反應，96孔板中液體顏色沒有由藍色變為粉色所對應的光敏劑濃度為最低抑菌濃度，最低抑菌濃度為1.0μm，見附圖2。
實施例2
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-2的製備：
同實施例1的製備方法，其不同在於，將步驟(ii)中環丁酮改為環戊酮，其餘條件不變，製備得到目標產物c1-2，產率85％，hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c28h35n2o3+2h+]+449.2653；found449.2660，
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-2用於光動力滅活金黃色葡萄球菌：
同實施例1中的應用方法(iv)，區別在於，將大腸桿菌改為市售可得的金黃色葡萄球菌，其餘條件不變，所得效果與實施例1相近。
實施例3
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-3的製備：
同實施例1的製備方法，其不同在於，將步驟(ii)中環丁酮改為環己酮，其餘條件不變，製備得到目標產物c1-3，產率63％，hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c29h37n2o3+2h+]+463.2810；found463.2885，c1-3在三氯甲烷中的紫外-可見吸收光譜及螢光發射光譜見附圖3，說明光敏劑c1-3在350～600nm波長範圍內有較強吸收，在光源照射下有能夠快速產生活性氧物質的能力；結合紫外-可見吸收光譜和螢光發射光譜來看，光敏劑c1-3在此條件下以單分子形式存在，沒有聚集性，因此預測產生的活性氧物質不會因聚集體問題而淬滅。
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-3用於光動力滅活耐甲氧西林金黃色葡萄球菌：
同實施例1中的應用方法(iv)，區別在於，將大腸桿菌改為市售可得的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌，其餘條件不變，所得效果與實施例1相近。
實施例4
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-4的製備：
同實施例1的製備方法，其不同在於，將步驟(i)中，氫氧化鈉換成氫氧化劑，氫氧化鈉溶液換成氫氧化鉀溶液，其餘條件不變，製備得到目標產物c1-4，產率78％。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c27h33n2o3+2h+]+435.2340；found435.2369。
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-4用於光動力滅活金黃色葡萄球菌：
同實施例1中的應用方法(iv)，區別在於，將大腸桿菌換成金黃色葡萄球菌，將雷射改為515nm的led光(20mw/cm2,20min)，且led光照射96孔板後，用0.0675％的刃天青鈉鹽溶液進行顯色，其餘條件不變，確定最低抑菌濃度為2.0μm，見附圖4。
實施例5
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-5的製備：
同實施例4的製備方法，其不同在於，將步驟(ii)中環丁酮改為環辛酮，其餘條件不變，製備得到目標產物c1-5，產率55％，hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c31h41n2o3+2h+]+491.3123；found491.3321。
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c1-5用於光動力滅活耐甲氧西林金黃色葡萄球菌：
同實施例4，區別在於，將金黃色葡萄球菌改為耐甲氧西林金黃色葡萄球菌，其它條件不變，所得效果與實施例4相近。
實施例6
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c2-1的製備：
(i)向一個100毫升三口燒瓶中加入8.85克(0.05mol)商業可得的n,n-二乙氨基苯甲醛，3.52克(0.05mol)環丁酮，加入40毫升乙醇-水溶液(其中乙醇的體積百分含量為80％)，攪拌使其溶解均勻後一次性加入0.05克氫氧化鈉，冰浴反應10小時，反應液經旋蒸除去溶劑得到粗產品，用色譜柱分離提純得橙色固體q4-1，產率50％。
(ii)參照實施例1中(iii)的操作，向一個100毫升三口燒瓶中加入2.29克(0.01mol)q4-1和商業可得的4-甲醯苯基-3-氨基丙酸s1質量為1.93克(0.01mol)，溶劑為甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為60％)，攪拌使其溶解均勻後一次性加入0.10克氫氧化鋰，在50℃條件下反應12小時，經旋蒸除去溶劑得到粗產品，用色譜柱分離提純得到目標產物得到s2-1，產率85％，
(iii)將s2-1(2.0mmol,0.82g)溶於7ml的稀硫酸溶液中(1moll-1)，攪拌20分鐘後加入50ml丙烯酸。溶液升溫至85℃，在n2保護下反應10小時，反應液冷卻至室溫後抽濾，濾液加入到300ml蒸餾水中，冰浴攪拌3小時後可見大量沉澱析出。沉澱物用0.1moll-1的氫氧化鋰溶液中和至沉澱恰好消失，所得水溶液加到400ml的乙醇中，冰浴攪拌3小時後析出固體，並洗滌乾燥，得到目標產物c2-1，產率39％。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c28h30n2o5+3h+]+477.2166；found477.2188。
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c2-1用於光動力滅活白色念珠菌：
取1微升白色念珠菌菌液接種到沙氏葡萄糖肉湯培養基中，培養48～72小時。取1×105cfu每毫升白色念珠菌溶液中加入不同濃度的光敏劑，使光敏劑的最終濃度為25微摩爾、50微摩爾和100微摩爾。攝取1小時後，利用532nm(40mw/cm2,10min)的雷射。利用塗布平板法，觀察不同濃度下的菌落數目，測定光敏劑的抗真菌活性，見附圖5，從圖中可以看出加入光敏劑進行光動力抗菌後，白色念珠菌的菌落數明顯減少，說明光敏劑的抗菌活性良好。
實施例7
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c2-2的製備：
重複實施例6中的製備方法，區別在於，將步驟(i)中的環丁酮改為環庚酮，其餘條件不變，製備得到目標產物c2-2，產率29％，hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c31h36n2o5+3h+]+519.2635；found519.2677，所得c2-2在三氯甲烷中的紫外-可見吸收光譜及螢光發射光譜見附圖6，說明光敏劑c2-2在350～600nm波長範圍內有較強吸收，在光源照射下有能夠快速產生活性氧物質的能力；結合紫外-可見吸收光譜和螢光發射光譜來看，光敏劑c2-2在此條件下以單分子形式存在，沒有聚集性，因此預測產生的活性氧物質不會因聚集體問題而淬滅。
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c2-2用於光動力滅活白色念珠菌：
重複實施例6中應用方法，區別在於，將532nm(40mw/cm2,10min)的雷射換成515nmled光(20mw/cm2,20min)，其餘條件不變，所得光敏劑的抗真菌活性性能與實施例6中相近。
實施例8
重複實施例6，區別在於，將白色念珠菌換成黴菌，其餘條件不變，所得光敏劑的抗黴菌活性性能與實施例6中相近。
實施例9
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c2-3的製備：
(1)重複實施例6步驟(i)，區別在於，將0.05moln,n-二乙氨基苯甲醛和0.05mol環丁酮換成摩爾比1:20的按上述實施例1中方法製備得到q2-1和環己酮，其餘條件不變，製備得到中間產物q4-2(產率：32％)，
(2)參照實施例1中(iii)的方法，向一個100毫升三口燒瓶中加入3.23克(0.01mol)q4-1和商業可得的4-甲醯苯基-3-氨基丙酸s1質量為1.93克(0.01mol)，加入50毫升甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為20％)，攪拌使其溶解均勻後一次性加入0.05克氫氧化鉀，在35℃條件下反應24小時，經旋蒸除去溶劑得到粗產品，用色譜柱分離提純得到目標產物得到c2-3，產率66％。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c31h33n2o7+4h+]+549.2304；found549.2311，
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c2-3用於光動力滅活菸草花葉病毒：
向96孔板中的100μl不同濃度(0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0和64.0μm)的光敏劑溶液中加入適量的菸草花葉病毒並保證病毒的終濃度為2x1011pfu/ml，在黑暗中震蕩培養30分鐘，用波長為550nm左右的oriel91192太陽能模擬器(5mw/cm2,50min)照射後，將96孔板中的混合溶液轉移到含有培養基的瓊脂盤上，用菌落計數法計算菸草花葉病毒的成活率。其中，不含光敏劑的同濃度的菌懸液用作對照組。結果顯示，在不同濃度(0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0和64.0μm)下，相對於對照組，菸草花葉病毒的成活率分別為100％，96％，93％，89％，80％，70％，55％，34％，11％和0.1％。說明光敏劑c2-3能夠有效滅活菸草花葉病毒。
實施例10
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c2-4的製備：
重複實施例9的製備方法，區別在於，將步驟(1)的環丁酮改成環庚酮，其餘條件不變，製備得到目標產物c2-4，產率45％，hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c32h35n2o7+4h+]+563.2461；found563.2489。
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c2-4用於光動力滅活噬菌體：
重複實施例9的應用，區別在於，將菸草花葉病毒改成噬菌體，將每孔的濃度從2x1011pfu/ml改為2x105cfuml-1。結果顯示，在不同濃度(0.125、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、32.0和64.0μm)下，相對於對照組，噬菌體的成活率分別為100％，96％，90％，89％，86％，77％，60％，45％，23％和11％。說明光敏劑c2-4能夠有效滅活噬菌體。
實施例11
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c3-1的製備：
(1)參照實施例1中(iii)的操作，將環戊酮(0.42克，5mmol)和商業可得的4-甲醯苯基-3-氨基丙酸s1(3.86克,20mmol)按照摩爾比1：4的比例加入反應容器，加入45毫升甲醇-水溶液(其中甲醇的體積百分含量為30％)，攪拌使其混合均勻加入鹼性催化劑為0.03克氫氧化鉀，在70℃條件下反應2小時，去除溶劑，採用矽膠柱分離得到中間產物t1-1，產率42％。
(2)參照實施例6中(iii)的操作,將t1-1(2.0mmol,1.02g)溶於10ml的稀硫酸溶液中(2moll-1)，攪拌40分鐘後加入60ml丙烯酸。溶液升溫至95℃，在n2保護下反應24小時，反應液冷卻至室溫後抽濾，濾液加入到200ml蒸餾水中，冰浴攪拌6小時後可見大量沉澱析出。沉澱物用0.5moll-1的氫氧化鈉溶液中和至沉澱恰好消失，所得水溶液加到300ml的乙醇中，冰浴攪拌6小時後析出固體，並洗滌乾燥，得到目標產物c3-1，產率80％。hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c31h30n2o9+5h+]+579.1973；found579.1973，
水溶性亞苄基環烷烴酮光敏劑c2-4用於觀察孔蛋白通道的激活：
取濃度為108cfuml-1的大腸桿菌溶液5ml，並向其中加入適量上述光敏劑且調節其濃度為10μm，在黑暗中震蕩攝取1小時；對照組的同濃度的菌液先用質量濃度為0.1％的胰蛋白酶在黑暗中處理30分鐘後(破壞大腸桿菌的膜蛋白，從而擾亂蛋白通道的功能)，向其中加入適量上述光敏劑並調節其濃度為10μm，在黑暗中震蕩攝取1小時。將菌液離心獲取菌體並用pbs衝洗後，利用10％的十二烷基硫酸鈉(sds)裂解細菌，通過螢光強度觀察其攝取量的不同，確定蛋白通道是否被激活，見附圖7，從圖中可看出，當對照組的蛋白通道被破壞後，細菌對光敏劑的攝取量明顯降低，說明光敏劑c2-4可通過激活孔蛋白通道進入細菌細胞。
實施例12
重複實施例11，區別在於，將環戊酮改成環丁酮，其餘條件不變，製備得到目標產物c3-2，產率77％，hr-ms(esi):[m]+:calcdfor[c30h28n2o9+5h+]+565.1817；found565.1834。
實施例13
將實施例1～12中製得的光敏劑用於溶解度的測定實驗：
為測定光敏劑的最大溶解度，先配置10、50、100、500、1000和3000μg/ml的光敏劑並測定其紫外-可見吸收光譜，得到濃度對最大吸收峰位置吸光度作圖的標準曲線。測定光敏劑的pbs的飽和溶液的吸光度，並在濃度-吸光度的標準曲線上找到其對應的濃度即為最大溶解度。當吸光度超過量程時，可用pbs稀釋合適的倍數，測定其吸光度並推算出最大吸光度，見表1。
實施例14：
將實施例1～12中製得的光敏劑用於脂水分配比的測定實驗：
將10微摩爾的光敏劑溶於2mlpbs中，然後加入2ml正辛醇，將混合溶液震搖3min，再置於超聲波中振蕩5min，然後在每分鐘5000轉的速度下離心5分鐘，使兩相分離。測定兩相中的光敏劑的吸收光譜圖，通過lambert-beer定律計算得到光敏劑在兩相中的濃度，脂水分配比(logpc)即為光敏劑在兩相中的濃度比值，見表1。
實施例15：
將實施例1～12中製得的光敏劑用於單線態氧量子產率的測定實驗
單線態氧量子產率採用磷光檢測法測試，參比為四苯基卟啉的三氯甲烷溶液(單線態氧量子產率為0.5)。在室溫下，單線態氧磷光發射在1270nm附近，在此光譜範圍內，不會受到激發光的影響。採用473nm二極體雷射器為光源，近紅外光譜儀(nir-512l-1.7t1，測量範圍900-1684nm)為檢測系統，採用相對測量方法，將待測樣品或參比溶於三氯甲烷，使其在473nm吸光度一致。將待測液置於比色皿中，在雷射照射下檢測產生的單線態氧在1270nm處的磷光發射強度，測試過程中溶液保持劇烈攪拌與空氣充分接觸。單線態氧量子產率的數據見表1。
實施例16：
(i)重複實施例1中步驟(i)的操作，區別在於將n-乙基-n-氰乙基-4-氨基苯甲醛換成商業可得的n-甲基-n-氰乙基-4-氨基苯甲醛，其他條件不變，得到產物q2-2，產率為80％，
將實施例9中步驟(i)製得的q4-2(3.23克，0.01mol)和步驟(i)製得的q2-2(2.29克，0.01mol)按照摩爾比1:1的比例加入反應容器，向上述體系中加入40克的甲醇-水溶液(甲醇體積百分比為35％)，再加入0.06克氫氧化鋰，在50℃條件下反應4小時，去除溶劑，然後採用矽膠柱分離得到目標產物c1-6，產率89％。
實施例17：
將環丁酮(0.35克，0.005mol)和實施例1的步驟(i)製得的q2-1(2.43克，0.01mol)按照摩爾比1：2的比例加入反應容器，向上述體系中加入30克甲醇-水溶液(甲醇體積百分比為20％)，再加入0.03克氫氧化鈉，在室溫條件下反應12小時，去除溶劑，採用矽膠柱分離得到目標產物c1-7，產率98％。
表1不同光敏劑的最大溶解度、脂水分配比以及單線態氧量子產率
顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定，對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這裡無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬於本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。