阿尔茨海默症(Alzheimer disease,AD)作为一种慢性的神经退行性疾病,丧失记忆力、无法进行日常生活和行为上的改变是其主要特征。肠道菌群失调产生的淀粉样蛋白会引发神经炎症和神经细胞凋亡,损害复杂的大脑功能,进一步影响AD病理。抗菌光动力疗法是一种潜在的治疗方式,具有安全、有效、可重复给药、生物相容性强、可协同作用等优点;氟硼二吡咯(BODIPY)是一类重要的新兴荧光探针,不仅具有强大的光稳定性和可调的光物理性质,而且可被灵活地修饰以适应多种功能用途。基于这些突出特性,BODIPY在生物应用方面显示出巨大的潜力,已被开发应用于广泛的尖端抗菌光敏剂。本论文设计合成了系列BODIPY,SB203580供应商研究其抑制肠道细菌的机理,揭示BODIPY通过灭菌抑制AD的机制。课题以AD的“肠道微生物群学说”为理论基础,以诱导AD的肠道细菌为核心靶点,以发挥抗菌作用的小胶质细胞为辅助,一方面研究新型高效的BODIPY光动力灭菌光敏剂,另一方面在此基础上进一步研究BODIPY和小胶质细胞协同高效抑制肠道细菌诱导的神经Single Cell Sequencing毒性,从而达到对AD进行预防和治疗的效果。本文主要创新成果如下:(1)在这项工作中,共合成了五种BODIPY光敏剂5MeBDP、5MeBDP-I、4MeBDP、4MeBDP-I、PhBDP。通过在BODIPY母核的2和6位上缀入两碘原子,利用结构活跃的旋转能级增加非辐射跃迁的可能性,从而提升单线态氧产生效率;在BODIPY母核的meso位引入苯环可以改变BODIPY的π共轭体系,使其最大吸收峰发生红移,并在可见光的激发下发生光响应,生成活性氧,从而获得更好的光动力治疗效果。(2)评估五种光敏剂产单线态氧的能力和抗菌特性,以确定其在抗菌光动力疗法中的潜在应用。研究结果表明,含碘和苯环的5MeBDP-I、4MeBDP-I和PhBDP具有更强的产单线态氧能力,同时其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌活性也相对较高,这说明引入碘原子和苯环对提高其转动能级和增加非辐射跃迁的概率起到关键作用。(3)利用牛津杯法抑菌试验证实小胶质细胞BV-2对9个浓度梯度的金黄色葡萄球菌和7个浓度梯度的大肠杆菌具有拮抗作用;BV-2对两种细菌(10~8～10~9 CFU/m L)的抑制浓度为6.25×10~4～1.25×10~5个/m L,对大肠杆菌的抑制效率最高,具有良好的抑菌性能;通过对细菌做扫描电镜,观察到BV-2分泌的溶菌酶不可逆地损坏了大部分细菌的细胞膜,致使细菌死亡。采用CCK-8法来评价两种菌对BV-2的抑制和毒性,随着菌液浓度的降低,BV-2的细胞活力逐渐上升;此外,扫描电镜可直观地看到菌液孵育的BV-2胞体受刺激后外形发生变化,随着菌液浓度的升高,细胞表面附着的细菌数量增多,表明BV-2与细菌两者的相互抑制作Dorsomorphin分子式用对剂量具有明显依赖性。通过Doseresp线性拟合分析,发现金黄色葡萄球菌相比于大肠杆菌的细胞毒性更强,说明对大肠杆菌的抑制效率更高;荧光成像趋势辅助表明两种菌液的细胞毒性与浓度基本上成正比。(4)应用抗菌光动力疗法和小胶质细胞BV-2对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的灭活效果,研究BODIPY与小胶质细胞BV-2的协同灭菌效应。实验结果显示BODIPY与小胶质细胞具有良好的生物相容性;小胶质细胞联合光诱导抗菌实验中,BODIPY的加入促进小胶质细胞对细菌的直接吞噬摄取和细胞内杀伤,同时BODIPY对细菌的杀伤作用存在明显的剂量依赖性,小胶质细胞的加入缩小BODIPY对于革兰氏阳性/阴性细菌抗菌效率的差异。两者联合大幅提升抗菌效率,为预防和治疗AD提供实验依据和新的研究方向。