细菌耐药已经成为影响人类生命健康安全的一个严重问题。近年来,随着抗生素的滥用,细菌已经进化出不同的耐药机制。开发具有多靶点的抗菌药物是克服细菌耐药的有效手段之一。金属配合物因其优异的体外抗菌作用在治疗细菌感染方面具有非常好的应用前景,其中,多吡啶钌配合物因低耐药性、多靶点等优点逐渐进入研究者的视野。此外,小分子活性基团在抗菌药物研发中被广泛应用,显示出多方面优势。基于此,本文结合金属钌和小分子活性基团在抗菌方面的优势,设计并合成了四种活性基团修饰的多吡啶钌配合物,并对其结构进行表征。然后,探究了钌配合物的体外抗菌活性、抗菌机制、体内抗菌疗效及毒性情况。具体研究结果如下:1、合成了含有苯并噻吩修饰基团的配体L~1,并以dmob、dtb、dpa为辅助配体合成了三种钌配合物[Ru(dmob)_2(L~1)](PF_6)_2(Ru1)、[Ru(dtb)_2(L~1)](PF_6)_2(Ru2)、[Ru(dpa)_2(L~1)](PF_6)_2(Ru3)(dmob=4,4′-二甲氧基-2,2′-联吡啶,dtb=4,4′-二叔丁基-2,2′-联吡啶,dpa=2,2′-二吡啶胺),并通过~1H NMR、~(13)C NMmulti-strain probioticR、HRMS(ESI)、IR(KBr)对其结构进行表征。随后研究了Ru1-Ru3对金葡菌的抗菌活性。结果表明,Ru1-Ru3对金葡菌具有很好的抗菌作用(MIC=1.5-12.5μg/m L),Ru3具有最好的抗菌活性(MIC=1.5μg/m L)。同时,测定了Ru1-Ru3对金葡菌生长曲线的影响,进一步验证Ru1-Ru3的抗菌活性。此外,Ru3对金葡菌生物被膜的形成有明显的抑制作用。在溶血实验中,Ru3对金黄色葡萄球菌溶血毒素的分泌具有明显抑制作用。更重要的是,金葡菌对Ru3不易产生耐药性,经过20代连续培养后,Ru3对金葡菌的MIC基本不变,但氨苄青霉素钠对金葡菌的MIC增加了1000多倍。最后,通过棋盘法研究发现Ru3可以增加金葡菌对部分氨基糖苷类抗生素(庆大霉素、妥布霉素)的敏感性。2、合成了含有联苯修饰基团的配体L~2,并以dtb、dmob、bpy、dmb为辅助配体合成了四种钌配合物([Ru(dtb)_2L~2](PF_6)selleck Baf-A1_2(Ru4)、[Ru(dmob)_2L~2](PF_6)_2(Ru5)、Ru(bpy)_2L~2](PF_6)_2(Ru6)、Ru(dmb)_2L~2](PF_6)_2(Ru7)(dtb=4,4′-二叔丁基-2,2′-联吡啶,dmob=4,4′-二甲氧基-2,2′-联吡啶,bpy=2,2′-联吡啶,dmb=4,4′-二甲基-2,2′-联吡啶),并通过~1H NMR、~(13)C NMR、HRMS(ESI)、IR(KBr)进行表征,且成功获得了Ru4的晶体结构。随后研究了四种钌金属配合物对金葡菌的抗菌活性。结果表明,Ru4-Ru7对金葡菌具有很好的抗菌作用(MIC=15.6-100μg/m L),配合物Ru4具有最好的抗菌活性(MIC=15.6μg/m L)。生长曲线和时间杀伤曲线表明,Ru4具有快速杀菌的作用,且杀菌效果随时间和剂量依赖性增强。机制研究表明,Ru4通过破坏金葡菌细胞膜发挥抗菌作用。此外,Ru4对金葡菌生物被膜形成和溶血毒素分泌也有明显的抑制作用。在耐药实验中,与氨苄青霉素钠和氧氟沙星相比,金葡菌不易对Ru4产生耐药。同时,Ru4可以增加金葡菌对部分氨基糖苷类抗生素的敏感性(巴龙霉素、妥布霉素、卡那霉素、阿米卡星、庆大霉素)。随后,在老鼠皮肤感染模型中,Ru4显示出优异的体内抗菌效果,促进小鼠感染伤口愈合。最后,组织病理学分析表明,Ru4对小鼠皮肤组织没有刺激性。3、合成了含有苯酚修饰基团的配体L~3,并以dip、dph、phen为辅助配体合成了三种钌配合物[(Ru(dip)_2(L~3)]更多(PF_6)_2(Ru8)、[Ru(dph)_2(L~3)](PF_6)_2(Ru9)、[Ru(phen)_2(L~3)](PF_6)_2(Ru10)(dip=4,7-二苯基-1,10-菲啰啉,dph=2,9-二甲基-1,10-菲啰啉,phen=1,10-菲啰啉),并通过~1H NMR、~(13)C NMR、HRMS(ESI)、IR(KBr)进行表征。体外抗菌实验表明,三个配合物对金葡菌具有很好的抑菌效果,其MIC为6.25-100μg/m L,且活性最好的Ru8为6.25μg/m L。随后通过杀菌实验、生长曲线、时间杀伤曲线检测了Ru8-Ru10对金葡菌的杀伤作用,结果显示,钌配合物2 h可以杀死50%以上的金葡菌,在24 h可以完全杀死金葡菌,且杀菌能力呈剂量依赖性趋势。机制研究表明,Ru8不仅可以通过破坏金葡菌细胞膜,导致细菌内容物泄露,而且可以释放ROS进一步发挥杀菌作用。此外,Ru8不仅可以抑制金黄色葡萄球菌生物被膜的形成,而且可以抑制溶血毒素的分泌。在耐药实验中,连续传代20次后,金葡菌对Ru8不易产生耐药性,而卡那霉素对金葡菌的MIC增大了250倍。棋盘实验表明,Ru8与大多数抗生素具有联合用药效果(阿米卡星、巴龙霉素、妥布霉素、卡那霉素、庆大霉素、氨苄青霉素、头孢氨苄、多粘菌素B)。最后,通过大蜡螟虫和小鼠对Ru8进行毒性和体内抗菌活性分析,结果表明Ru8可以显著提高大蜡螟虫的存活率,促进老鼠皮肤伤口愈合,而且毒性很低。4、合成了含有金刚烷修饰基团的配体L~4,并以bpy、dmb、dpa为辅助配体合成了三种钌配合物[Ru(dpa)_2(L~4)](PF_6)_2(Ru11)、[Ru(dmb)_2(L~4)](PF_6)_2(Ru12)、[Ru(bpy)_2(L~4)](PF_6)_2(Ru13)(bpy=2,2′-联吡啶,dmb=4,4′-二甲基-2,2′-联吡啶,dpa=2,2′-二吡啶胺),并通过~1H NMR、~(13)C NMR、HRMS(ESI)进行表征。随后,研究了三种钌配合物对金黄色葡萄球菌的抗菌活性,其MIC为1-6.25μg/m L,Ru13具有最好的抗金葡菌活性(MIC=1μg/m L)。时间杀伤曲线和生长曲线表明,Ru11-Ru13具有很好的抑菌效果。机制研究表明,Ru13主要通过破坏细菌细胞膜和释放ROS抑制细菌生长。更重要的是,Ru13不仅会抑制金葡菌溶血毒素的分泌,而且可以抑制生物被膜形成。联合用药实验表明,Ru13可以增加金葡菌对多粘菌素B的敏感性。最后,小鼠背部伤口感染模型中,Ru13显示出与万古霉素相当的体内抗菌效果,在发挥体内抗菌的同时不会对小鼠各器官产生刺激性。