新型苯并咪唑鎓衍生物的设计合成及其作为高效抗菌剂的体外与计算机模拟研究

针对日益严峻的微生物耐药性问题，研究人员设计合成了12种新型苯并咪唑鎓衍生物（1-12），通过1H/13C NMR表征结构，并评估其对5种致病菌和3种真菌（包括C. albicans和S. aureus）的抗菌活性。结果显示化合物1对C. albicans（IC50 3.90 μM）和化合物5对S. aureus（IC50 7.81 μM）效果显著，SEM证实其破坏真菌伪菌丝结构，计算机模拟揭示了与固醇14α-脱甲基酶（CYP51）的相互作用，为开发新型抗菌剂提供了重要依据。

　　

微生物耐药性（AMR）已成为全球健康威胁，尤其是真菌感染因免疫缺陷患者增加和环境恶化而加剧。世界卫生组织（WHO）警告称，耐药性细菌和真菌感染正严重危害人类健康。真菌细胞膜的关键成分麦角固醇（ergosterol）的合成依赖固醇14α-脱甲基酶（CYP51或ERG11），其缺陷会导致细胞膜破裂和真菌死亡。因此，靶向CYP51的抑制剂（如含氮唑类化合物）成为研究热点。苯并咪唑类化合物因其广谱抗菌活性和对CYP51的抑制能力备受关注，但开发低毒高效的新型衍生物仍是挑战。

为应对这一需求，研究人员开展了一项创新研究，设计合成了12种新型苯并咪唑鎓衍生物（1-12），通过核磁共振（¹H/¹³C NMR）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征结构，并评估其对5种细菌（如E. coli、S. aureus）和3种真菌（如C. albicans、C. krusei）的抗菌活性。研究采用扫描电镜（SEM）观察化合物对真菌形态的影响，并通过计算机模拟（in silico）分析化合物与CYP51的分子相互作用及药代动力学特性（ADME）。

主要技术方法
研究通过多步有机合成获得目标化合物，使用NMR和FT-IR进行结构验证。抗菌活性测试采用标准菌株（如ATCC系列），以阿奇霉素和伏立康唑为对照。SEM技术直观展示化合物对C. krusei伪菌丝的破坏作用。计算机模拟通过分子对接（SwissADME）分析化合物1与CYP51的结合模式，并预测其ADME性质。

研究结果

1. 抗菌活性筛选：化合物1对C. albicans（ATCC 24433）抑制效果最强（IC₅₀ 3.90 μM），化合物5对S. aureus（ATCC 29213）最有效（IC₅₀ 7.81 μM）。
2. SEM观察：化合物1处理后的C. krusei表面伪菌丝结构崩解，表明其通过破坏真菌形态发挥杀菌作用。
3. 分子对接：化合物1与CYP51活性位点形成稳定相互作用，尤其是氮原子与血红素铁配位，模拟结果支持其抑制机制。
4. ADME分析：化合物1表现出良好的药代动力学特性，为后续药物开发奠定基础。

结论与意义
该研究成功开发出具有显著抗菌活性的苯并咪唑鎓衍生物，尤其化合物1和5展现出成为新型抗菌剂的潜力。通过结合实验与计算机模拟，阐明了其作用机制——靶向真菌CYP51酶并破坏细胞膜完整性。这不仅为克服微生物耐药性提供了新思路，也为后续优化药物设计（如降低对HUVEC细胞的毒性）指明了方向。论文发表于《Journal of Molecular Structure》，为抗感染药物研发领域贡献了重要数据。