新型氨基壳聚糖-喹啉席夫碱杂化物的多靶点抗菌抗氧化抗炎活性研究：设计、分子对接与毒性评估

本研究针对细菌耐药性和炎症氧化损伤问题，通过将7-乙氧基-3-甲酰基-2-吗啉代喹啉(MQ)与氨基化壳聚糖(AMCH)偶联，成功合成新型AMCH-MQ席夫碱。该化合物对大肠杆菌和溶血性葡萄球菌的抑菌率分别达96%和92%，抗氧化活性提升至46%，溶血抑制率达84.8%，分子对接证实其与DHFR、QSR、DNA旋转酶强结合，为开发多功能生物材料提供新策略。

　　

在抗生素耐药性日益严峻的背景下，开发兼具抗菌、抗氧化和抗炎功能的新型生物材料成为研究热点。壳聚糖(CH)作为天然氨基多糖虽具有广谱抗菌性，但其作用效果正被细菌耐药基因的传播所削弱。与此同时，慢性炎症性疾病和氧化应激相关病症的治疗也亟需多效合一的治疗剂。

针对这一系列挑战，研究人员设计了一种创新性的解决方案——通过将壳聚糖的分子优势与喹啉(MQ)的药理特性相结合，构建新型多功能化合物。研究团队首先对壳聚糖进行氨基化改性获得AMCH，随后将其与自主设计的7-乙氧基-3-甲酰基-2-吗啉代喹啉通过席夫碱反应共价连接，成功制备出AMCH-MQ杂化物。

研究采用¹H NMR、FTIR、XRD等技术确认结构，通过离子交换容量测定(从28.88降至15.71 m_eq/g)证实共价修饰。抗菌实验显示其对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和阳性菌(溶血性葡萄球菌)的抑制直径分别达43 mm和35 mm，最低抑菌浓度(MIC)为0.625 mg/mL。在10 mg/mL浓度下可实现95%的细菌生长抑制。抗氧化测试显示其自由基清除能力(46%)显著优于原始AMCH(26%)。抗炎活性通过84.8%的溶血抑制率得以证实。分子对接揭示该化合物与二氢叶酸还原酶(DHFR)、醌氧化还原酶(QSR)和DNA旋转酶具有强相互作用。

关键技术包括：1) 多步有机合成制备MQ中间体；2) 氨基化壳聚糖的制备与表征；3) 席夫碱反应构建AMCH-MQ；4) 抗菌活性测定(抑菌圈法、MIC)；5) ABTS法测抗氧化活性；6) 溶血实验评估抗炎性；7) 分子对接模拟；8) 毒性预测模型。

【化学合成】部分显示，MQ的合成经历乙酰化、Vilsmeier反应等关键步骤，最终产物经元素分析和光谱验证。AMCH通过乙二胺接枝制备，取代度经定量¹H NMR测定为23.29%。

【抗菌活性】结果显示，AMCH-MQ对两种测试菌株均呈现剂量依赖性抑制，其机制可能涉及破坏细胞膜完整性、干扰DNA复制等多重途径。与传统壳聚糖相比，杂化物对大肠杆菌的抑制率从83%提升至96%。

【抗氧化与抗炎】部分指出，AMCH-MQ的抗氧化效能与其喹啉含量呈正相关。在抗炎方面，该化合物能有效保护红细胞膜完整性，84.8%的溶血抑制率表明其具有良好的炎症调控潜力。

【分子对接】分析发现，AMCH-MQ与DHFR的结合能为-8.7 kcal/mol，与QSR形成氢键网络，与DNA旋转酶通过π-π堆积作用结合，这些相互作用解释了其多靶点作用机制。

【结论】强调该AMCH-MQ席夫碱具有三重生物活性协同效应：通过喹啉单元增强抗菌效力，氨基壳聚糖骨架提供生物相容性，席夫碱连接键贡献抗氧化功能。毒性预测显示其系统副作用风险低，细胞实验证实安全性。这项由欧盟"地平线2020"计划(资助号945478)支持的研究，为开发新一代抗菌抗炎材料提供了理论依据和技术路线，相关成果发表在《Carbohydrate Polymers》上。Yasser M. Abdel-Baky等作者团队的工作，展示了杂化生物高分子在解决耐药性问题中的独特价值，为多功能生物材料的分子设计提供了重要参考。