Исследования по распознаванию хозяином-гостем β - циклодекстриновых антибактериальных агентов и их антибактериальных свойств
Бактериальное загрязнение - это глобальная проблема, которая широко распространена в окружающей нас среде. Бесчисленные заболевания ежегодно вызываются бактериальной инфекцией. Поэтому антибактериальному лечению уделяется все больше внимания, а количество бактерий с множественной лекарственной устойчивостью постоянно растет. Как улучшить антибактериальную эффективность антибактериальных средств и подавить бактериальные инфекции, стало насущной проблемой, требующей решения. Антибактериальные средства могут подавлять рост бактерий, нарушать клеточные функции и приводить к быстрой гибели бактериальных клеток. Существует три основных типа антибактериальных средств: неорганические антибактериальные средства, органические антибактериальные средства и природные антибактериальные средства. Неорганические антибактериальные агенты устойчивы к высоким температурам, не являются легколетучими, обладают безопасным и устойчивым антибактериальным эффектом. Металлические наночастицы, ионы или оксиды могут оказывать антибактериальное действие при прямом контакте, проникновении в организм или фотокатализе. Однако из-за ограничений по токсичности неорганические антибактериальные агенты ограничены несколькими металлами, такими как серебро и титан, и являются дорогостоящими с отсроченным антибактериальным эффектом. Органические антибактериальные средства обладают высокой скоростью стерилизации, сильной стерилизующей способностью и широким разнообразием типов, включая спиртовые, эфирные, кислотные и т.д. Они являются наиболее подходящими антибактериальными средствами для широкого применения. Однако их растворимость, термостойкость, токсичность и восприимчивость к лекарственным препаратам оставляет желать лучшего, что в определенной степени ограничивает их применение; природные антибактериальные агенты извлекаются из растений, включая эфиры, пептиды и фенолы, такие как карвакрол и циннамальдегид. Они нетоксичны, обладают хорошей антибактериальной эффективностью и отвечают требованиям экологической чистоты. Однако их высокая летучесть и плохая стабильность влияют на их применение и антибактериальный эффект. Как улучшить физико-химические свойства антибактериальных агентов - в настоящее время самая большая проблема, стоящая перед широким применением органических и природных антибактериальных агентов. Циклодекстрин (ЦД) обладает свойством инкапсулировать гостевые молекулы, изменяя их свойства и влияя на их взаимодействие. Использование циклодекстрина в качестве молекулы-хозяина и антибактериальных агентов в качестве молекул-гостей для распознавания молекул-хозяев может повысить антибактериальную эффективность органических и природных антибактериальных агентов и расширить область их применения.

Циклодекстрин и его производные обладают особой структурой, состоящей из внутренней гидрофобности и внешней гидрофильности. Гидрофобный просвет позволяет им избирательно связывать различные гидрофобные гостевые молекулы, образуя комплексы включения с распознаванием гостя-хозяина, что приводит к ряду изменений в запахе, растворимости в воде, летучести, стабильности и биодоступности гостевых молекул. Большинство органических антибактериальных агентов и природных антибактериальных агентов обладают гидрофобностью, но их плохие физико-химические свойства обуславливают узкий спектр применения. Используя особую структуру циклодекстрина, антибактериальные агенты инкапсулируются в его полости, улучшая свои физико-химические свойства без изменения первоначальной структуры и повышая антибактериальную эффективность. В данной статье анализируется механизм и роль распознавания гостя-хозяина β-циклодекстрина и его производных с органическими и природными антибактериальными агентами, сравниваются изменения физико-химических свойств и антибактериальной эффективности антибактериальных агентов при инкапсуляции β-циклодекстрина и его производных с различными антибактериальными агентами, систематически рассматривается состояние исследований в области распознавания гостя-хозяина β-циклодекстрина и его производных с органическими и природными антибактериальными агентами, что служит основой для углубленных исследований и применения циклодекстринового распознавания гостя-хозяина антибактериальных агентов.

Бактериальные инфекции представляют угрозу для физического и психического здоровья человека. Антибактериальные средства могут подавлять рост бактерий, нарушать функции клеток и вызывать быструю гибель бактерий. Поэтому использование антибактериальных средств является эффективным средством подавления передачи бактерий и инфекций, а их антибактериальные характеристики напрямую определяют, могут ли они эффективно оказывать антибактериальное действие. Большинство органических и природных антибактериальных средств ограничены в применении из-за их низкой растворимости, быстрого улетучивания и плохой стабильности. Однако их физико-химические свойства могут быть улучшены за счет синергетического эффекта с другими веществами для повышения их биодоступности. Особая структура β - циклодекстрина и его производных заключает антибактериальные агенты в полости циклодекстрина, что эффективно снижает токсичность органических антибактериальных агентов и улучшает их дисперсность, растворимость в воде и антибактериальные характеристики за счет комплексообразования с гостем-хозяином; Эффективное улучшение летучести, стабильности и антибактериальных характеристик природных антибактериальных агентов, достижение применения органических антибактериальных агентов и природных антибактериальных агентов в таких областях, как медицина, продукты питания, текстиль, косметика и др.

С ростом распространенности бактериальных инфекций растет спрос на противомикробные препараты, повышаются и требования к антимикробным характеристикам противомикробных средств. Как снизить возникновение устойчивости к противомикробным препаратам, еще больше повысить эффективность и уменьшить дозировку - все еще остается проблемой в использовании противомикробных средств. β - циклодекстрин, молекула-хозяин антибактериальных средств, имеет низкую себестоимость и широко используется. Однако низкая растворимость и ограниченная гидрофобная область β - циклодекстрина в воде ограничивают его применение. Химическая модификация циклодекстрина является основным методом изменения его физико-химических свойств, который вводит активные группы для модификации свойств и расширения области применения, не затрагивая его основной скелет. Однако в настоящее время этот метод в основном ограничивается улучшением растворимости циклодекстрина в воде путем простого метилирования и 2-гидроксипропильной функционализации, что дает лишь один эффект. Необходимы дальнейшие исследования для модификации циклодекстрина, такие как модификация гидроксильных групп в различных местах, степень алкилирования и влияние различных функциональных групп на его физико-химические свойства. Способность к связыванию и антибактериальная эффективность антибактериальных агентов на основе гостевых молекул.

Существует множество типов и разнообразных молекулярных структур циклодекстриновых антибактериальных агентов, распознающих гостей-хозяев, что создает определенные трудности в распознавании гостей-хозяев. В настоящее время исследования по распознаванию органических антибактериальных агентов в качестве гостей-хозяев ограничены некоторыми молекулами с простой структурой и плохими физико-химическими свойствами. Однако органические антибактериальные агенты обладают сильным действием. В связи с растущим спросом на антибактериальные средства необходимо ускорить дальнейшие исследования по распознаванию органических антибактериальных агентов гостями-хозяевами, особенно в области лекарственной устойчивости. Состав природных антибактериальных агентов сложен, а их извлечение и обработка затруднены. Необходимо найти подходящий метод идентификации и инкапсуляции гостей-хозяев, который может избирательно инкапсулировать эффективные активные ингредиенты, улучшить антибактериальную активность и уменьшить побочные эффекты; Исследование и применение природных антибактериальных агентов в съедобных антибактериальных материалах привлекло внимание благодаря их нетоксичности и экологической чистоте.

Образование комплексов включения с распознаванием гостя-хозяина циклодекстрина происходит за счет включения гидрофобной части молекулы гостя-антибактериального агента в его гидрофобную полость. Для включения негидрофобных антибактериальных агентов необходимо сначала ввести гидрофобные группы, соответствующие размеру полости. Поэтому необходимо подобрать подходящие гидрофобные группы, чтобы добиться соединения циклодекстрина с негидрофобными антибактериальными агентами без увеличения производственных затрат, увеличить типы циклодекстриновых антибактериальных агентов с распознаванием гостей-хозяев и расширить область применения циклодекстриновых антибактериальных агентов с распознаванием гостей-хозяев; на основании этого можно также добиться распознавания циклодекстрина и неорганических антибактериальных агентов с распознаванием гостей-хозяев. Неорганические антибактериальные агенты обладают хорошей термостойкостью и легко обрабатываются. Они используют антибактериальную способность самих металлов или оказывают антибактериальное действие посредством фотокатализа. Однако как металлы, так и их оксиды склонны к агрегации и обладают плохой дисперсностью, что сказывается на эффективности их антибактериального действия. Если их поверхности подвергнуть гидрофобной модификации, они смогут не только распознавать и инкапсулировать с циклодекстрином гостевые пары, но и эффективно предотвращать их агрегацию, увеличивать активные участки и повышать антибактериальную эффективность.

Основное применение циклодекстриновых комплексов включения с распознаванием антибактериального агента в качестве гостя-хозяина в настоящее время заключается в непосредственном воздействии на различные бактерии, либо в смешивании комплексов включения с крахмалом, желатином, нановолокнами и т.д. для создания антибактериальных покрытий или упаковочных материалов. Область применения относительно узкая. Поэтому одновременно с модификацией циклодекстрина, например, виниловой модификацией, вводятся функциональные активные группы для получения мономеров циклодекстрина, распознающих гостей-хозяев антибактериальных агентов, которые могут быть собраны с другими органическими полимерными матрицами для получения серии циклодекстриновых антибактериальных функциональных материалов, распознающих гостей-хозяев; В то же время, различные антибактериальные агенты циклодекстрина, распознающие гостей-хозяев, могут быть соединены и сшиты для оказания синергетического эффекта, расширения диапазона применения антибактериальных агентов широкого спектра действия и достижения более высоких, более полных и длительных антибактериальных характеристик.