双吡啶阳离子抗菌肽模拟物的设计合成与低溶血毒性评价：突破耐药菌及生物膜治疗瓶颈

抗生素滥用导致耐药菌株激增，生物膜和持留菌加剧治疗困境。郑州大学团队设计合成22种双吡啶阳离子两亲性小分子，发现化合物3g对金黄色葡萄球菌(MICS. aureus=1μg/mL)和大肠杆菌(MICE. coli=2μg/mL)具有强效杀菌活性，溶血毒性(HC50>1000μg/mL)显著降低，可快速灭菌、长效抑菌且不易诱发耐药，其通过靶向磷脂酰甘油(PG)和心磷脂(CL)破坏膜结构发挥作用，动物实验疗效优于万古霉素，为新型抗菌剂开发提供重要参考。

　　

抗生素的发现曾是人类对抗感染性疾病的里程碑，但如今全球正面临日益严峻的细菌耐药危机。据统计，耐药菌每年导致超70万人死亡，若不加以控制，2050年死亡人数可能突破千万。更棘手的是，约80%的人类感染与生物膜相关——这些由细菌分泌的"防护罩"不仅阻挡药物渗透，其内部营养匮乏环境还会诱导细菌进入休眠状态（持留菌），使传统抗生素彻底失效。面对这场没有硝烟的战争，抗菌肽(AMPs)因其独特的膜破坏机制被视为希望之星，但高昂的生产成本、易降解特性和溶血毒性制约了临床应用。

郑州大学药学院的研究团队另辟蹊径，通过模拟抗菌肽的两亲性特征，设计出22种结构可调的双吡啶阳离子化合物。这类分子巧妙平衡了带正电的吡啶鎓基团（亲水端）与可调烷基链（疏水端）的空间排布，在《European Journal of Medicinal Chemistry》发表的研究中，化合物3g展现出突破性性能：其对常见病原菌的抑制浓度低至1-2μg/mL，溶血毒性却比同类药物降低百倍以上。更令人振奋的是，该分子能穿透顽固生物膜、高效杀灭持留菌，且连续传代15代仍未诱发耐药性。

研究采用核磁共振(¹H/¹³C NMR)和高分辨质谱(HRMS-TOF)确证结构，通过微量肉汤稀释法测定MIC（最小抑菌浓度），结合溶血实验(HC₅₀)、扫描电镜观察膜损伤、荧光标记检测膜电位变化等技术阐明机制。特别选用临床分离的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌(ESBL-E. coli)作为测试菌株。

【合成与表征】
通过两步法构建双吡啶骨架：先使二胺与烟酰氯缩合，再与溴代烷进行季铵化反应，获得含C₈-C₁₆不同尾链的衍生物。HPLC验证纯度≥95%。

【构效关系】
烷基链长度决定抗菌活性：C₁₂尾链的3g表现最优，缩短或延长链均导致活性下降，证实疏水-亲水平衡的"黄金法则"。

【抗菌特性】
3g能在30分钟内杀灭99.9%的细菌，且PAE（抗生素后效应）达4.5小时。对MRSA生物膜的MBEC（最小生物膜清除浓度）为8μg/mL，显著优于万古霉素(32μg/mL)。

【作用机制】
3g通过静电作用靶向带负电的PG和CL磷脂，破坏膜完整性，引发ATP泄漏和膜电位崩溃，但不引起DNA损伤，属于物理杀菌模式，因此不易诱发耐药。

这项研究不仅为克服生物膜相关感染提供了新武器，更开创了吡啶鎓盐类药物的优化范式。3g的动物实验显示，其在小鼠败血症模型中的存活率较万古霉素提高40%，且主要脏器无病理损伤。该成果为开发"耐药菌-生物膜-持留菌"三位一体的新型抗菌剂奠定了坚实基础，相关技术已申请中国发明专利。未来研究将聚焦于肺部感染和慢性伤口模型的疗效验证，以及大规模生产的工艺优化。