具有阳离子和两亲特点的季铵盐类表面活性剂作为抗菌剂已广泛应用于日化、医药、生物等领域。最近研究表明,相比于单体,阳离子两亲分子聚集体在抗菌性能方面具有更大的优势。但目前聚集体与细菌膜的相互作用方式仍然不清楚。因此,发展具有强自组装能力并含有荧光基团的阳离子表面活性剂有利于高效抗菌剂的开发和对其抗菌机理的探究。本论文中,我们引入具有聚集诱导发光(AIE)性质的四苯乙烯(TPE)基团来构建阳离子两亲荧光分子抗菌剂,对其光物理和自组装性质以及抗菌性能进行了具体表征,并基于TPE基团的荧光性质可视化了其聚集体与细菌的相互作用,揭示其抗菌机理。取得的主要研究进展如下:1.发展了含TPE的单头双尾型季铵盐表面活性剂,通过改变季铵盐头基的位置来调节其聚集行为,从而调控其抗菌活性;并基于TPE基团的荧光性质来监测其聚集体与细菌的相互作用。研究表明,三个分子在PBS中的临界聚集浓度(CAC)分别为3.3μM、1.6 μM和3.0 μM。在CAC以上,分别组装形成表面带正电荷粒径为250nm、450 nm和300 nm的立方体形聚集体。这些聚集体对金黄色葡萄球菌的抗菌效率遵循:T6N4C>T2N8C>T10NC,其杀菌效率达100%的浓度分别为10 μM、20 μM和50μM。荧光成像、SEM以及电位结果表明:三个分子形成的聚集体是通过破坏金黄色葡萄球菌的细菌膜来杀死细菌,但三个分子破膜速率不同,具有最低CAC值即最强自组装能力的T6N4C,抗菌活性达到100%所用时间最短。同时,T6N4C也具有良好的生物相容性,浓度增大至100 μM,细胞的存活率仍接近100%。因此,具有强自组装能力的阳离子两亲分子表现强的杀菌活性。2.设计合成了含TPE的Gemini型表面活性剂,通过改变疏水链长来调节其聚集行为,从而调控其抗菌活性;并基于TPE基团的荧光性质监测其聚集体与细菌的相互作用。研究表明,四个分子在PBS中的CAC分别为0.60、0.58、0.56和0.36 μM。在CAC以上,分别组装形成表面带正电荷粒径为105 nm、250 nm、100 nm和280 nm的球形聚集体。这些聚集体对金黄色葡萄球菌的抗菌效率遵循:C8-TPE-C8>C10-TPE-C10>C12-TPE-C12>C14-TPE-C14,对于 C8-TPE-C8、C10-TPE-C10和 C12-TPE-C1selleck激酶抑制剂2 杀菌效率达到100%所需浓度分别为5 μM、20 μM和100 μM;而C14-TPE-C14浓度达到100 μM时抗菌效率仅为74%。通过荧光成像、SEM以及电位结果表明:四个分子形成的聚集体是通过破坏金黄色葡萄球菌的细胞膜来杀死细菌,疏水链短的分子形成排列较为疏松的聚集体,与细菌作用时容易解离成单体插入细菌膜或进入细菌内部,从而表现高效的杀菌活性。因而,疏水链短的C8-TPE-C8对金黄色葡萄球菌具有最高的抗菌活性。同时研究发现,疏水链短的C8-TPE-C8也具有低的细胞毒副作用和良好生物相容性。3.设计了含TPE的Bola型表面活性剂,将TPE基团引入Bola型表面活性剂的疏水骨架,通过改变连接基团的疏水性来调节其聚集行为,从而调控其抗菌活性Infiltrative hepatocellular carcinoma;进一步基于其在聚集态和单体态发射波长的不同监测其聚集体与细菌的相互作用。研究表明,三个分子在PBS溶液中的CAC分别是33.9 μM、3.70μM和1.81 μM,在CAC以上,组装形成表面带正电荷粒径为200 nm、150 nm和400 nm的立方体形3-Methyladenine研究购买聚集体。这些聚集体对金黄色葡萄球菌的抗菌效率遵循:TO6C>T2OE>TO2C,其杀菌效率达100%的浓度分别为10μM、100 μM和100 μM。然后通过荧光成像和荧光光谱研究了三个分子形成的聚集体与金黄色葡萄球菌相互作用的过程,对于在聚集态(456 nm)和单体态(480 nm)发射波长明显不同的TO2C分子,可以观察到其聚集体加入到金黄色葡萄球菌中,发射波长从聚集态的456 nm明显红移到了单体态的470nm,明确证实其聚集体的抗菌过程:先通过静电作用结合到金黄色葡萄球菌表面,然后解离成单体插入细菌膜展现抗菌活性。因此,形成的聚集体越容易解离成单体,插入细菌膜速率越快,但同时破坏细菌膜的速率也取决于两亲分子单体的亲疏水性,两方面因素共同决定阳离子两亲分子聚集体的抗菌活性。