Forschungsfortschritte bei der Erkennung von antibakteriellen β-Cyclodextrin-Wirkstoffen durch Wirtsgäste und ihre antibakteriellen Eigenschaften
Die bakterielle Kontamination ist ein globales Problem, das in der Umwelt, in der wir leben, weit verbreitet ist. Unzählige Krankheiten werden jedes Jahr durch bakterielle Übertragungen verursacht. Daher wird der antibakteriellen Behandlung immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt, und die Zahl der multiresistenten Bakterien nimmt ständig zu. Die Frage, wie man die antibakterielle Wirkung antibakterieller Mittel verbessern und bakterielle Infektionen verhindern kann, ist zu einem dringend zu lösenden Problem geworden. Antimikrobielle Wirkstoffe können das Bakterienwachstum hemmen, die Zellfunktionen stören und zum schnellen Absterben von Bakterienzellen führen. Es gibt drei Hauptarten von antibakteriellen Mitteln: anorganische antibakterielle Mittel, organische antibakterielle Mittel und natürliche antibakterielle Mittel. Anorganische antibakterielle Wirkstoffe sind hitzebeständig, nicht leicht flüchtig und haben eine sichere und nachhaltige antibakterielle Wirkung. Metallische Nanopartikel, Ionen oder Oxide können durch direkten Kontakt, Freisetzung, Permeation oder Photokatalyse eine antibakterielle Wirkung entfalten. Aufgrund der begrenzten Toxizität sind anorganische antibakterielle Wirkstoffe jedoch auf einige wenige Metalle wie Silber und Titan beschränkt, sind teuer und haben eine verzögerte antibakterielle Wirkung. Organische antibakterielle Mittel haben eine schnelle Sterilisationsgeschwindigkeit, eine starke Sterilisationsfähigkeit und eine große Vielfalt an Typen, einschließlich Alkohol-, Ester- und Säurebasis, usw. Sie sind die am besten geeigneten antibakteriellen Mittel für eine breite Anwendung. Ihre Löslichkeit, Hitzebeständigkeit, Toxizität und Anfälligkeit für Arzneimittelresistenzen sind jedoch gering, was ihre Anwendung in gewissem Maße einschränkt. Natürliche antibakterielle Wirkstoffe werden aus Pflanzen extrahiert, darunter Ester, Peptide und Phenole wie Carvacrol und Zimtaldehyd. Sie sind ungiftig, haben eine gute antibakterielle Wirkung und erfüllen die Anforderungen an die Umweltfreundlichkeit. Ihre hohe Flüchtigkeit und schlechte Stabilität beeinträchtigen jedoch ihre Verwendung und antibakterielle Wirkung. Die Verbesserung der physikalisch-chemischen Eigenschaften von antibakteriellen Wirkstoffen ist derzeit das größte Problem bei der breiten Anwendung von organischen und natürlichen antibakteriellen Wirkstoffen. Cyclodextrin (CD) hat die Eigenschaft, Gastmoleküle einzukapseln, um ihre Eigenschaften zu verändern und ihre Wechselwirkungen zu beeinflussen. Die Verwendung von Cyclodextrin als Wirtsmolekül und von antibakteriellen Wirkstoffen als Gastmoleküle zur Erkennung von Wirts-Gast-Molekülen kann die antibakterielle Leistung organischer und natürlicher antibakterieller Wirkstoffe verbessern und ihren Anwendungsbereich erweitern.

Cyclodextrin und seine Derivate haben eine besondere Struktur mit interner Hydrophobie und externer Hydrophilie. Das hydrophobe Lumen ermöglicht es ihnen, selektiv verschiedene hydrophobe Gastmoleküle zu binden, um Einschlusskomplexe mit Gasterkennung zu bilden, was zu einer Reihe von Veränderungen in Bezug auf Geruch, Wasserlöslichkeit, Flüchtigkeit, Stabilität und Bioverfügbarkeit der Gastmoleküle führt. Die meisten organischen antibakteriellen Wirkstoffe und natürlichen antibakteriellen Wirkstoffe sind hydrophob, aber ihre schlechten physikalischen und chemischen Eigenschaften führen zu einem engen Anwendungsbereich. Durch die Nutzung der besonderen Struktur von Cyclodextrin werden antibakterielle Wirkstoffe in ihren Hohlräumen eingekapselt, wodurch ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften verbessert werden, ohne ihre ursprüngliche Struktur zu verändern, und ihre antibakterielle Leistung erhöht wird. Dieser Artikel analysiert den Mechanismus und die Rolle der Wirtsgasterkennung von β-Cyclodextrin und seinen Derivaten mit organischen und natürlichen antibakteriellen Wirkstoffen, vergleicht die Veränderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften und der antibakteriellen Leistung von antibakteriellen Wirkstoffen, wenn β-Cyclodextrin und seine Derivate mit verschiedenen antibakteriellen Wirkstoffen eingekapselt werden, und gibt einen systematischen Überblick über den Stand der Forschung zur Wirtsgasterkennung von β-Cyclodextrin und seinen Derivaten mit organischen und natürlichen antibakteriellen Wirkstoffen, und stellt eine Referenz für die eingehende Forschung und Anwendung der Cyclodextrin-Wirtsgasterkennung von antibakteriellen Wirkstoffen dar.

Bakterielle Infektionen stellen eine Bedrohung für die menschliche körperliche und geistige Gesundheit dar. Antibakterielle Wirkstoffe können das Bakterienwachstum hemmen, die Zellfunktion stören und ein schnelles Absterben der Bakterien bewirken. Daher ist die Verwendung von antibakteriellen Mitteln ein wirksames Mittel zur Verhinderung der Übertragung von Bakterien und der Infektion, und ihre antibakterielle Leistung bestimmt direkt, ob sie ihre antibakterielle Wirkung wirksam entfalten können. Die meisten organischen und natürlichen antibakteriellen Wirkstoffe sind aufgrund ihrer geringen Löslichkeit, schnellen Verflüchtigung und schlechten Stabilität nur begrenzt einsetzbar. Ihre physikochemischen Eigenschaften können jedoch durch Synergieeffekte mit anderen Substanzen verbessert werden, um ihre Bioverfügbarkeit zu erhöhen. Die spezielle Struktur von β-Cyclodextrin und seinen Derivaten verkapselt antibakterielle Wirkstoffe im Cyclodextrin-Hohlraum, was die Toxizität organischer antibakterieller Wirkstoffe wirksam reduziert und ihre Dispergierbarkeit, Wasserlöslichkeit und antibakterielle Leistung durch die Wirts-Gast-Komplexierung verbessert; Effektive Verbesserung der Flüchtigkeit, Stabilität und antibakteriellen Leistung natürlicher antibakterieller Wirkstoffe, wodurch die Anwendung organischer antibakterieller Wirkstoffe und natürlicher antibakterieller Wirkstoffe in Bereichen wie Medizin, Lebensmittel, Textilien, Kosmetika usw. erreicht wird.

Mit der zunehmenden Prävalenz bakterieller Infektionen steigt die Nachfrage nach antimikrobiellen Mitteln, und die Anforderungen an die antimikrobielle Leistung antimikrobieller Mittel nehmen ebenfalls zu. Ein Problem bei der Verwendung antimikrobieller Mittel ist nach wie vor die Frage, wie das Auftreten antimikrobieller Resistenzen verringert, die Wirksamkeit weiter verbessert und die Dosierung reduziert werden kann. β-Cyclodextrin, das Wirtsmolekül antibakterieller Wirkstoffe, hat niedrige Produktionskosten und ist weit verbreitet. Allerdings schränken die geringe Löslichkeit und der begrenzte hydrophobe Bereich von β-Cyclodextrin in Wasser seine Anwendung ein. Die chemische Modifizierung von Cyclodextrin ist die wichtigste Methode zur Veränderung seiner physikalisch-chemischen Eigenschaften, bei der aktive Gruppen eingeführt werden, um seine Eigenschaften zu verändern und seinen Anwendungsbereich zu erweitern, ohne sein Grundgerüst zu verändern. Derzeit beschränkt sich diese Methode jedoch hauptsächlich auf die Verbesserung der Wasserlöslichkeit von Cyclodextrin durch einfache Methylierung und 2-Hydroxypropyl-Funktionalisierung mit einem einzigen Effekt. Die Modifizierung von Cyclodextrin muss weiter erforscht werden, z. B. die Modifizierung von Hydroxylgruppen an verschiedenen Stellen, der Grad der Alkylierung und der Einfluss verschiedener funktioneller Gruppen auf seine physikochemischen Eigenschaften. Die Bindungsfähigkeit und antibakterielle Leistung von antibakteriellen Gastmolekülen.

Es gibt viele Arten und unterschiedliche molekulare Strukturen von antibakteriellen Cyclodextrin-Wirtsgast-Erkennungsmitteln, die gewisse Schwierigkeiten bei der Wirtsgast-Erkennung mit sich bringen. Gegenwärtig beschränkt sich die Forschung zur Wirtsgasterkennung von eingekapselten organischen antibakteriellen Wirkstoffen auf einige Moleküle mit einfachen Strukturen und schlechten physikochemischen Eigenschaften. Organische antibakterielle Wirkstoffe haben jedoch eine starke Wirkung. Angesichts der steigenden Nachfrage nach antibakteriellen Wirkstoffen muss die Forschung zur Erkennung organischer antibakterieller Wirkstoffe durch Wirtsgäste, insbesondere im Bereich der Arzneimittelresistenz, beschleunigt werden. Die Zusammensetzung natürlicher antibakterieller Wirkstoffe ist komplex, und Extraktion und Verarbeitung sind schwierig. Es ist notwendig, eine geeignete Wirtsgast-Identifizierungs- und Verkapselungsmethode zu finden, mit der wirksame Wirkstoffe selektiv verkapselt, die antibakterielle Aktivität verbessert und unerwünschte Nebenwirkungen verringert werden können. Die Erforschung und Anwendung natürlicher antibakterieller Wirkstoffe in essbaren antibakteriellen Materialien hat aufgrund ihrer Ungiftigkeit und Umweltfreundlichkeit Aufmerksamkeit erregt.

Die Bildung von Cyclodextrin-Wirt-Gast-Erkennungs-Einschlusskomplexen wird durch den Einschluss des hydrophoben Teils des Gastmoleküls mit antibakteriellem Wirkstoff in seine hydrophobe Kavität erreicht. Für den Einschluss von nicht hydrophoben antibakteriellen Wirkstoffen müssen zunächst hydrophobe Gruppen eingeführt werden, die der Größe des Hohlraums entsprechen. Daher müssen geeignete hydrophobe Gruppen gescreent werden, um die Verbindung zwischen Cyclodextrin und nicht hydrophoben antibakteriellen Wirkstoffen zu erreichen, ohne die Produktionskosten zu erhöhen, die Arten von antibakteriellen Cyclodextrin-Wirtsgast-Erkennungswirkstoffen zu erhöhen und die Anwendung von antibakteriellen Cyclodextrin-Wirtsgast-Erkennungswirkstoffen zu erweitern; auf dieser Grundlage kann auch die Wirtsgast-Erkennung von Cyclodextrin und anorganischen antibakteriellen Wirkstoffen erreicht werden. Anorganische antibakterielle Wirkstoffe haben eine gute Hitzebeständigkeit und sind leicht zu verarbeiten. Sie nutzen die antibakteriellen Eigenschaften der Metalle selbst oder üben antibakterielle Wirkungen durch Photokatalyse aus. Allerdings neigen sowohl Metalle als auch ihre Oxide zur Aggregation und sind schlecht dispergierbar, was die Wirksamkeit ihrer antibakteriellen Wirkung beeinträchtigt. Werden ihre Oberflächen hydrophob modifiziert, können sie nicht nur Cyclodextrin-Gastpaare erkennen und einkapseln, sondern auch deren Aggregation wirksam verhindern, die aktiven Stellen vergrößern und die antibakterielle Wirksamkeit verbessern.

Die Hauptanwendung von Cyclodextrin-Wirt-Gast-Erkennung antibakterieller Wirkstoff-Einschlusskomplexe besteht derzeit darin, direkt auf verschiedene Bakterien einzuwirken oder die Einschlusskomplexe mit Stärke, Gelatine, Nanofasern usw. zu mischen, um antibakterielle Beschichtungs- oder Verpackungsmaterialien herzustellen. Der Anwendungsbereich ist relativ eng gefasst. Daher werden gleichzeitig mit der Cyclodextrinmodifikation funktionelle aktive Gruppen eingeführt, wie z. B. die Vinylmodifikation, um Cyclodextrin-Wirtsgast-Erkennungsmonomere für antibakterielle Wirkstoffe herzustellen, die mit anderen organischen Polymermatrizen zusammengefügt werden können, um eine Reihe von antibakteriellen Funktionsmaterialien mit Cyclodextrin-Wirtsgast-Erkennung herzustellen; Gleichzeitig können verschiedene antibakterielle Cyclodextrin-Wirtsgasterkennungswirkstoffe auch zusammengesetzt und vernetzt werden, um ihre synergistischen Wirkungen auszuüben, den antibakteriellen Breitspektrum-Anwendungsbereich der antibakteriellen Wirkstoffe zu erweitern und eine höhere, umfassendere und länger anhaltende antibakterielle Leistung zu erzielen.