海洋真菌代谢物及其衍生物和载金属离子纳米材料制备与生物活性的研究

摘要

本论文共分两个部分：第一部分是海洋真菌代谢物及其衍生物的研究；第二部分是载金属离子纳米材料制备和抗菌活性的研究。 Ⅰ．海洋真菌代谢物及其衍生物的研究海洋微生物代谢物的研究从开始得到重视以来，就源源不断地为人类的科学事业增添创新元素。然而，来自天然物直接成为药物的情况不是很多，大多数经过制各衍生物进行构效关系研究，优化出高效低毒的新药。同样地，对于海洋微生物新药开发，制备衍生物也是一个重要途径。 本论文这部分工作，主要是在药理活性指导下，寻找保护神经元细胞和抗肿瘤活性物质，研究了三种海洋真菌的次级代谢产物，从中分离了30多个化合物。通过药理活性跟踪筛选，发现Paeeilomyces sp．Tree 1-7能产生大量Secalonic acid A，首次检测到该化合物具有强烈的保护脑神经细胞的活性，而且在微量的情况下，效果显著。另一种化合物Tenellic Acids A也被证实具有相同的药理活性。为了研究Seealonic acid A的细胞毒性构效关系，对其做了结构改造，引入甲醛基团、氯原子、连烯基团，成功合成新化合物6个。初步得到一个对耐药性乳腺癌有强抑制作用的衍生物。另外从Paecilomyces sp．Tree 1-7中大量分离得到的两个化合物，大黄酚和1，4-二羟基-3-甲氧基-7-甲基-9，10-蒽醌也被应有为结构改造前体。利用其蒽醌的基本骨架，对活泼的羟基和甲氧基进行结构改造，首次成功引入连烯基、苄基、炔基、乙酸乙酯基、含氮六元环等新化合物共14个。本论文的研究工作还包括了参与深海宏基因组库的构建，进行筛选活性物质。论文第一章综述了近几年国内外海洋微生物代谢产物的研究进展，重点介绍了关于药物方面的研究，包括抗肿瘤药物、抗菌药物等。根据相关文献资料表明，海洋微生物代谢产物的研究工作有了更进一步的发展，并展现了新的发展前景。同时对深海宏基因组的构建方面的背景资料以及相关工作已取得的进展做了介绍。 论文第二章研究了中国南海海洋真菌B2、J22、Paecilomyces sp．Tree 1-7的次级代谢产物，分离了30个化合物，首次得到Fusaric acid晶体。重点筛选神经元细胞保护作用的活性成分。在分离得到的化合物中，筛选出具有大脑皮层神经细胞及小脑神经颗粒保护作用活性成分Secalonic acid A和Tenellic Acids A。反复试验确定了其保护作用。实验显示在0.1 μ M的低浓度．两种化合物均有保护作用，其中，seaalonic acid A具有更强活性。这是首次发现具有肿瘤细胞毒的Secalonic acid A，却有保护神经细胞作用．这一新发现是出乎意料的。 深海宏基因组的构建方面及活性物质筛选方面，完成了成功导入一段未知深海沉积物DNA片段的大肠杆菌表达代谢物的分离。分离得到化合物E1和E2，通过EIMS、HREIKS、1H NMR、13C NMR、2DNMR等方法，确定为靛玉红和靛蓝。有趣的是这两种化合物是中药的活性成分，这一发现是非常有意义，而且是料想不到的。也为解读该DNA片段及其功能提供了实际依据。产生这两种物质的基因推测与某单氧化酶基因有关。 论文第三章介绍了以葸醌类化合物大黄酚及1，4-二羟基-3-甲氧基-7-甲基-9，10-蒽醌为基本骨架，对活泼的羟基和甲氧基进行结构改造的研究工作。合成出含连烯基、苄基、炔基、乙酸乙酯基、含氮六元环等新化合物14个并对其药理活性进行了研究。同时为研究Secalonic acid A的细胞毒性构效关系，对其进行的结构改造工作。引入甲醛基、氯离子、连烯基。并通过EIMS、HREIIE、1H NMR等方法，进行了表征，初步抗MCF-7试验显示样品2-X的IC50达6.0μ M，其他IC50＞50μ M。 Ⅱ．载金属离子纳米材料抗菌活性的研究随着人类生产生活范围，特别从陆地到海洋的活动范围的不断扩大，可能接触到的有毒的和致病性微生物也不断增多。可以弥补有机抗菌剂不足的无机抗菌材料，成为抗菌材料研究的重点发展方向之一。针对我研究组参与的863计划中关于海洋有害微生物的新研究方向，开展了抗海洋有害微生物材料的相关研究。 本论文第四章详细介绍了国内外无机抗菌剂的发展历史，对有机和无机抗菌剂做了详细的对比分析。着重介绍了关于无机抗菌剂的研究现况，从无机抗菌剂的分类，及各类别的特点、作用机理、应用价值等方面深入介绍了实验室及市面应用的抗菌剂情况。并指出研究无机抗菌剂的重要性及发展方向。据此，无机抗菌材料作为我们研究抗海洋有害微生物的主要对象。 本文第五章介绍了首次应用微波场作用，在沸石分子筛中引入稀土铈离子、铜离子、锌离子及银—铈离子，合成创新性纳米材料并进行表征。通过对其抗微生物活性的研究，对其具有的抗菌性和抗菌耐久性做了详细的表征。为该种抗菌材料进入实际应用范畴，特别是用于陆地和海洋抗有害微生物方面提供了实验基础和数据支持。海水抑菌和海洋生物海马养殖活性试验得到的结果显示，新型纳米材料卓越的抗微生物性能，不仅大大提高了海产的成活率(从30％增加到85％)，还促进了海马的生长。由此揭示了新型材料无论对陆地还是海洋有害微生物都具有良好的抗性，及广阔的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

Ⅰ.海洋真菌代谢物及其衍生物的研究

第一章海洋真菌代谢产物的研究概况

1.1引言

1.2海洋真菌代谢物的研究新进展

1.3海洋微生物宏基因组工程

参考文献

第二章三种南海海洋真菌次级代谢产物及构建深海宏基因组工程的研究

2.1引言

2.2结果与讨论

2.3实验部分

参考文献

第三章海洋真菌代谢产物衍生物的合成

3.1引言

3.2结果与讨论

3.3实验部分

参考文献

Ⅱ.载金属离子纳米材料抗菌活性的研究

第四章无机抗菌材料的研究进展

4.1引言

4.2抗菌材料的发展史

4.3抗菌材料研究的意义和必要性

4.4微生物对材料表面的作用

4.5无机抗菌材料的种类、特性及用途

4.6无机抗菌材料的优缺点

参考文献

第五章载金属离子纳米材料微波合成与生物活性的研究

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

参考文献

附录1

博士期间已发表和待发表的文章及专利情况

致谢