一种抗生素分子的检测体系及其抗菌用途

本发明涉及医用检测领域，具体为一种抗生素分子的检测体系及其抗菌用途。

背景技术：

1、抗生素由于具有杀菌或抑菌的作用被广泛应用于细菌感染引起的疾病预防和治疗。然而，随着各类抗生素的大量使用，细菌对抗生素产生耐药性的病例数量呈指数增长，大大降低了抗生素的有效性，给人类健康和生态环境构成严重威胁，例如损害人体器官的功能或存在潜在的致癌诱变作用。因此，开发对抗生素具有灵敏响应性且具有抗菌作用的材料是必要且迫切的。

2、超分子材料，特别是基于大环类超分子材料因其可包封的空腔、多功能化的结构、及其主客体络合作用的动态可调性在抗生素的检测方面具有前所未有的优势。但大多数用于抗生素识别的大环由于缺少发光团而光学响应受限，仍需要依靠于常规的液相色谱、质谱、毛细管电泳、电化学等技术实现对抗生素的检测，这些方法复杂耗时、选择性和灵敏性也不高。因而，具有光学响应的大环是一类用于识别检测抗生素的极具吸引力的分子工具。

3、另外，细菌生物膜的形成会将细菌隔离宿主免疫系统和抗生素，使细菌更容易产生耐药性。然而，因其表面由阴离子基质组成，其与阳离子性宿主间的静电相互作用被认为是影响细菌粘附到表面和抑制早期生物膜形成的关键作用力之一。因此，具有富阳离子性的大环宿主预期可以通过与带负电的生物膜作用来瓦解生物膜，进而达到抑菌的效果。

技术实现思路

1、有鉴上述技术问题，本发明利用四苯乙烯(tpe)阳离子分子笼作为抗生素的识别响应宿主。其中，tpe单元赋予分子笼优秀的荧光性能和自适应手性转换的能力，实现了对β-内酰胺抗生素的荧光和圆二色(cd)光谱的双重响应；八阳离子特性不仅保证分子笼良好的水溶性，而且更有利于分子笼与带负电的生物膜作用来瓦解生物膜，从而实现杀菌抑菌的效果。本发明提供如下技术方案：

2、本发明利用利用四苯乙烯tpe阳离子分子笼作为抗生素的识别响应宿主，将β-内酰胺抗生素滴加到tpe分子笼的水溶液中，搅拌混合均匀后通过荧光和圆二色谱仪即可获得荧光和cd的双重响应检测。

3、分子笼对β-内酰胺抗生素的荧光响应检测，称取4.75mg分子笼固体样品溶于0.5ml超纯水中，超声溶解，将其配制为4.8mm的浓溶液备用，同时，分别称量一定量的抗生素样品pq、amp、car、amx和met于样品瓶中，分别加入一定量超纯水，超声溶解，将其分别配制成4.8mm的抗生素浓溶液，用移液枪吸取6.25μl分子笼的浓溶液，加入2993.75μl超纯水将其浓度稀释至10μm，随后吸取2.4ml、10μm的分子笼稀溶液于石英比色皿中，并逐次加入1.0μl(0.2当量)的抗生素浓溶液，通过荧光光谱仪测试分子笼对抗生素的荧光响应行为。

4、分子笼对β-内酰胺抗生素的cd响应检测，称取4.75mg分子笼固体样品溶于0.5ml超纯水中，超声溶解，将其配制为4.8mm的浓溶液备用，同时，分别称量一定量的抗生素样品pq、amp、car、amx和met于样品瓶中，分别加入一定量超纯水，超声溶解，将其分别配制成4.8mm的抗生素浓溶液，用移液枪吸取12.5μl分子笼的浓溶液，加入2987.5μl超纯水将其浓度稀释至20μm，随后吸取2.4ml、20μm的分子笼稀溶液于石英比色皿中，并逐次加入2.0μl(0.2当量)的抗生素浓溶液，通过圆二色光谱仪测试分子笼对抗生素的cd响应行为。

5、本发明提供的四苯乙烯tpe阳离子分子笼对人肾上皮细胞293t具有低细胞毒性，且与单独的抗生素相比，分子笼和分子笼与抗生素的复合物对金黄色葡萄球菌(sa)和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(mrsa)表现出良好的抗菌活性。在无菌环境中，将人肾上皮细胞293t在含不同浓度分子笼的新鲜培养液中培养，采用法检测细胞活力，并使用微量酶标仪(molecular devices)读取荧光，每组实验重复五次。将材料溶液(分子笼、分子笼和抗生素的主客复合物、抗生素)加入到液体培养基中，混合均匀后，对96孔板的培养液进行逐排稀释，并在每孔中加入菌液放于37℃摇床过夜培养，目测每孔液体是否变浑浊，若浑浊则说明细菌生长，不浑浊则说明细菌已被杀灭，最小杀灭浓度即为所得mic。

6、基于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

7、(1)本发明无需引入额外的荧光染料，利用单一分子笼可以实现对β-内酰胺抗生素的荧光和cd的双重响应检测，操作简便、灵敏度高、成本较低。

8、(2)本发明使用的分子笼在体外实验中，对人肾上皮细胞293t表现出低的细胞毒性和生物兼容性。且与单独的抗生素相比，分子笼与分子笼和抗生素的主客体复合物对sa和mrsa细菌均具有较好的抗菌效果。

9、与现有技术相比，本发明可结合分子笼用于药物递送的研究，利用单一分子笼平台实现对抗生素分子的响应检测和药物递送，同时还可以达到抗菌抑菌的效果，为抗生素的合理使用开辟新的途径。

技术特征：

1.一种抗生素分子的检测体系，其特征在于，利用四苯乙烯阳离子分子笼作为抗生素的识别响应宿主。

2.如权利要求1所述的一种抗生素分子的检测体系，其特征在于，所述分子笼对β-内酰胺抗生素的荧光响应检测如下：

3.如权利要求1所述的一种抗生素分子的检测体系，其特征在于，所述分子笼对β-内酰胺抗生素的cd响应检测如下：

4.如权利要求1所述的一种抗生素分子的检测体系，其特征在于，所述分子笼和分子笼与抗生素的复合物用于对金黄色葡萄球菌sa和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌mrsa的抗菌。

技术总结
本发明涉及一种抗生素分子的检测体系及其抗菌用途，利用四苯乙烯(TPE)阳离子分子笼作为抗生素的识别响应宿主。其中，TPE单元赋予分子笼优秀的荧光性能和自适应手性转换的能力，实现了对β‑内酰胺抗生素的荧光和圆二色(CD)光谱的双重响应；八阳离子特性不仅保证分子笼良好的水溶性，而且更有利于分子笼与带负电的生物膜作用来瓦解生物膜，从而实现对金黄色葡萄球菌(SA)和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)杀菌抑菌的效果。

技术研发人员：曹利平,程琳,董运红
受保护的技术使用者：西北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13