β-内酰胺酶荧光探针及其在耐药致病菌检测中的应用

发布时间：2018-07-22 17:04

【摘要】：β-内酰胺抗生素对治疗细菌感染性疾病具有非常重要的作用,这些小分子化合物拯救了数以百万人的生命。然而,随着这些抗生素的临床应用,部分致病菌由于产生β-内酰胺酶等因素逐渐对β-内酰胺抗生素产生了严重的耐药性。β-内酰胺酶在病菌中的发展与蔓延十分迅速,由此产生的耐药病菌已对人类健康和发展产生了严重的威胁。对耐药病菌的及时监测与鉴定对于相关疾病的控制非常重要。β-内酰胺酶是一类能够高效水解、破坏β-内酰胺抗生素的水解酶,本论文以β-内酰胺酶作为耐药病菌的检测靶标,研究利用β-内酰胺酶荧光探针作为耐药菌的快速检测工具。在这些研究中,我们借鉴现有β-内酰胺抗生素的结构特点,再结合不同的荧光报告基团,设计合成了一系列针对不同类型β-内酰胺酶以及不同检测目的的荧光探针,包括具有共价键标记功能的β-内酰胺酶探针CFC-2,针对超广谱β-内酰胺酶的荧光探针CTX-HN,对碳青霉烯酶具有选择性的荧光探针CPC-1和CB-1。论文研究中对这一系列探针进行了系统的检测性能验证,实验结果证明了这些探针能够应用于对β-内酰胺酶及相关临床耐药菌的快速检测中。这些探针具有高度选择性和灵敏度等特点,展现出了较高潜在的科研与临床应用价值,甚至有望为临床合理使用β-内酰胺抗生素提供依据。本论文共包括五章。第一章为研究背景介绍,对β-内酰胺抗生素耐药情况及耐药菌检测方法进行了详细介绍,总结了 β-内酰胺酶荧光探针的已有研究成果及设计策略。论文第二章描述了我们关于自锚定型β-内酰胺酶荧光探针的研究。在这一研究中,我们设计合成了 CFC-1和CFC-2两个自锚定型探针,这些探针在β-内酰胺酶的水解作用下可以实现对靶标蛋白或周边蛋白的共价荧光标记。我们通过聚丙烯酰胺凝胶电泳和MALDI-TOF质谱等方法充分验证了新共价键的形成。应用探针CFC-2成功实现了对β-内酰胺耐药菌的标记。第三章中,我们基于含氧亚胺侧链的头孢菌素,设计了检测超广谱β-内酰胺酶和碳青霉烯酶的比例型探针CTX-HN。它以萘酰亚胺为荧光报告基团,检测时具有双通道激发和发射的荧光特点,提高了探针的检测精确度。CTX-HN对ESBLs和碳青霉烯酶的检测灵敏度很高,实现了对碳青霉烯抗生素和头孢菌素耐药临床菌检测。在第四章中,以碳青霉烯抗生素母核为酶识别位点,在其2'-位引入具有离去性能的荧光染料作为荧光信号基团,设计合成了一系列碳青霉烯酶荧光探针,研究了它们的各方面性能,发现基于7-羟基香豆素的CPC-1探针对碳青霉烯酶的检测具有较好的效果,能够实现对临床含碳青霉烯酶耐药菌的选择性检测。第五章细述了根据探针共轭程度变化而光学信号发生变化的原理来设计的两个碳青霉烯酶比色型荧光探针CB-1与CNT-1,并对其光学性质与酶响应情况进行了系统研究。其中,探针CB-1展示了较好的检测能力,解决了 CPC-1探针在检测应用中的一些问题。并且,CB-1对碳青霉烯酶检测具有极好的专一性与较高的检测灵敏度。进一步试验表明CB-1能够应用在临床碳青霉烯酶耐药菌的检测中。
[Abstract]:In this study , we designed a series of fluorescent probes which are highly selective and sensitive to 尾 - lactam antibiotics . The results show that these probes can be used in the rapid detection of 尾 - lactam antibiotics .
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R446.5

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本文编号：2138155