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目的:研究新型光敏剂钌(Ⅱ)多吡啶配合物Ru1、Ru2和Ru3对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)的光动力(Photodynamic therapy,PDT)抗菌作用,为探索PDT抗多重耐药菌提供实验依据。
方法:
(1)用PBS配制不同浓度(5μM、10μM、15μM、20μM和25μM)的三种光敏剂溶液,分别测定不同浓度的三种光敏剂的吸收光谱,根据吸收光谱选定三种光敏剂的PDT治疗激发光波长。
(2)三种光敏剂对MRSA的PDT抗菌作用的研究。实验分PDT组、单纯光敏剂组、单纯光照组和空白对照组。PDT组:不同浓度的光敏剂与菌液(光敏剂终浓度为50μM、25μM、10μM、2.5μM、0.25μM、0.025μM,细菌终浓度为108CFU/mL)孵育30min后,以激发波长532nm激光照射Ru1、4.57nm激光照射Ru2和Ru3,照射时间10min(功率密度40mW/cm2)。单纯光敏剂组:光敏剂与菌液浓度同PDT组,孵育30min,不予照光。单纯光照组:菌液浓度同PDT组,不予光敏剂孵育,激光照射剂量同PDT组。空白对照组:菌液浓度同PDT组,不予光敏剂,不予照光。处理后30min内以稀释平板法测定细菌存活浓度,通过与空白对照组比较,分析PDT组各浓度点的抗菌效果,并对三种光敏剂的PDT抗菌效率进行比较。
(3)PDT抗菌作用位点的初步研究:选择浓度为2.5μM的光敏剂Ru3对MRSA进行PDT处理(激光照射参数同前),分别在处理后即刻、10min、30min用3%戊二醛将菌液固定,以磷钨酸进行负染色后,在透射电镜下观察细菌形态学改变。以2.5μM的Ru3为光敏剂,对对数生长期的MRSA菌液进行PDT处理(激光照射参数同前)后,提取基因组DNA进行琼脂糖凝胶电泳。
结果:
(1)三种光敏剂的最大吸收峰均在紫外波段。在可见光区Ru1的吸收峰在490nm和560nm,Ru2的吸收峰在405nm和465nm,Ru3的吸收峰在410nm和435nm,根据三种光敏剂在457nm和532nm波长处的摩尔消光系数的比较,Ru1选用532nm为激发波长,Ru2和Ru3则以457nm为激发波长。
(2)单纯457nm或532nm激光照射均不影响细菌的活性,三种光敏剂的单纯光敏剂组对细菌活性也无影响。Ru2和Ru3的PDT抗菌作用较Ru1强,前两种光敏剂浓度为2.5μM时即能达到有效杀菌(使细菌存活浓度降低3Log10以上),而Ru1在浓度为10μM时才能达到有效杀菌。
(3)电镜观察发现细菌膜结构(包括细胞壁和细胞膜)破坏严重,形成碎片,细胞内容物外溢,染色体暴露。PDT处理后随着时间延长,各视野内膜结构仍然完整的细菌数量递减。电泳结果显示PDT组DNA电泳条带变淡。
结论:
(1)三种钌(Ⅱ)多吡啶配合物光敏剂介导的PDT作用能有效杀伤MRSA,其抗菌作用Ru3≈Ru2>Ru1。
(2)细菌的膜结构可能是光敏剂钌(Ⅱ)多吡啶配合物介导的PDT作用的主要位点。