溴代BODIPY光敏剂的分子结构特征对其聚集行为、亲脂性、pH稳定性及抗真菌活性的影响机制研究

针对病原微生物耐药性难题，俄罗斯科学家团队系统研究了二溴取代BODIPY光敏剂的分子结构-功能关系。通过DFT分析揭示溴化/烷基化位点对二聚体形成的影响，发现延长烷基链可改变发光体在细胞内的靶向定位，为开发兼具高效1O2生成、pH稳定性和抗真菌活性的新型光动力诊疗剂提供理论依据。

　　

随着病原微生物对抗生素耐药性的日益严峻，光动力抗菌疗法(APDT)因其不易诱发耐药性的独特优势成为研究热点。其中，能产生活性氧(ROS)的光敏剂(PS)是APDT的核心元件。然而现有PS普遍存在聚集倾向性强、对革兰阴性菌敏感性低、生物相容性差等问题。特别是面对占人类感染80%的微生物生物膜，传统PS如吩噻嗪类需使用毒性浓度(>200 μM)，而临床批准的卟啉类则成本高昂且易聚集。

俄罗斯科学院的研究人员将目光投向卤代硼二吡咯亚甲基(BODIPY)化合物。这类发光体不仅具有可调控的近100%单线态氧(¹O₂)量子产率，其疏水特性更利于穿透细胞膜脂质层。团队在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》发表的研究中，系统比较了四种二溴取代BODIPY(含不同烷基链和meso位修饰)与未取代类似物的性能差异。

研究采用密度泛函理论(DFT)分析分子构型，通过高效液相色谱测定亲脂性参数(logP)，运用紫外-可见光谱监测pH稳定性，并借助共聚焦显微镜观察在白色念珠菌(Candida albicans)中的定位。

【脂溶性】研究发现meso位引入丁酸基团的BODIPY 3具有两亲性(logP=1.8)，而3,5-二溴-二戊基取代的BODIPY 2展现最强亲脂性(logP=5.3)，这种差异直接影响细胞膜穿透效率。

【聚集行为】DFT计算揭示2,6-二溴取代衍生物更易通过π-π堆积形成二聚体，而3,5-二溴类似物则因空间位阻抑制聚集，这为调控PS的聚集态提供了分子设计策略。

【pH稳定性】在生理pH范围内(5.0-8.0)，所有BODIPY保持结构稳定，但强碱性条件(pH>10)会导致meso位未取代的BODIPY 1发生降解。

【抗真菌活性】延长烷基链的BODIPY 2能特异性定位于真菌线粒体，其光毒性比未取代类似物提高3倍，证实分子工程化修饰可优化PS的亚细胞靶向性。

该研究创新性地建立了BODIPY分子结构-功能关系的多维评价体系，特别是发现烷基链延伸可重编程PS的细胞器靶向特性。这不仅为设计抗生物膜PS提供了新思路，其提出的"通过调控取代位点平衡亲脂性与聚集倾向"的设计原则，对开发新一代光动力诊疗剂具有重要指导意义。研究获得俄罗斯科学基金会(25-23-00084)支持，相关成果有望应用于牙周炎等口腔感染的治疗领域。