针对真菌生物膜：新型N-(5-十一基-1,3,4-氧二唑-2-基)苯甲酰胺衍生物的设计、合成及其对白色念珠菌的生物学和计算机模拟研究

《Bioorganic & Medicinal Chemistry》：Targeting fungal biofilms: design, synthesis, biological and in silico studies of novel N-(5-undecyl-1,3,4-oxadiazol-2-yl)benzamide derivatives against Candida albicans

　　抗真菌生物膜抑制剂设计与研究：合成1,3,4-噁二唑基苯酰胺衍生物，评估对白色念珠菌的体外抑制活性。化合物5e表现最佳，MIC 7 μg/mL（优于氟康唑的8 μg/mL），抑制生物膜形成86.29%及菌丝生长72.30%。分子机制显示其通过调控ALS1、HWP1等关键基因表达发挥作用，SEM证实生物膜结构破坏。药代分析表明5e低毒（1125 μg/mL仅4.83%溶血），分子对接揭示其与真菌靶点的结合优势。结构特征包括噁二唑环、长链烷基及苯酰胺基团协同增强膜穿透与抑制活性。

　　这项研究聚焦于开发新型抗真菌药物，特别是针对* Candida albicans *（白念珠菌）的生物膜形成抑制剂。由于真菌感染在现代医学中是一个日益严峻的问题，尤其是耐药性的出现使得传统治疗方法效果减弱，因此寻找新的抗真菌策略变得尤为重要。生物膜是微生物在表面形成的复杂结构，其内部被多糖等物质包裹，显著增强了微生物对环境的抵抗力，并使其对常规抗真菌药物的敏感性降低。因此，抑制生物膜的形成被认为是一种具有前景的治疗策略，有助于提高抗真菌药物的疗效。

研究团队设计并合成了一个系列的N-(5-十一烷基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯甲酰胺衍生物（化合物5a–o），其中化合物5e表现出了优异的抗真菌活性。通过体外实验评估了这些化合物的抗真菌效果，使用了经典的肉汤微量稀释法。结果显示，化合物5e的最小抑菌浓度（MIC）为7 μg/mL，最小杀菌浓度（MFC）为32 μg/mL，均优于标准药物氟康唑（MIC: 8 μg/mL；MFC: 64 μg/mL）。这表明化合物5e在抑制真菌生长方面具有更高的效率。

除了抑制真菌的生长，化合物5e在生物膜形成和菌丝生长的抑制方面也表现突出。实验数据显示，化合物5e能够达到86.29%的生物膜形成抑制率和72.30%的菌丝形成抑制率，这说明它不仅能够直接杀灭真菌，还能阻止其形成保护性的生物膜结构，从而减少感染的持续性和复发率。生物膜的形成与真菌的致病性密切相关，因此这种双重作用机制可能是化合物5e表现出强大抗真菌效果的关键。

为了进一步了解化合物5e的作用机制，研究团队进行了实时定量聚合酶链反应（RT-PCR）分析，检测了其对关键生物膜相关基因表达的影响。结果表明，化合物5e显著降低了ALS1、ALS3和HWP1等基因的表达水平。这些基因编码的表面蛋白在真菌与宿主组织的黏附过程中起着至关重要的作用，同时也是生物膜稳定性和菌丝形成的关键因子。因此，化合物5e通过调控这些基因的表达，有效抑制了真菌的黏附能力和生物膜形成，这为理解其作用机制提供了重要线索。

此外，扫描电子显微镜（SEM）观察进一步证实了化合物5e在抑制生物膜形成方面的效果。在显微镜下，与未处理对照组和氟康唑处理组相比，化合物5e处理后的* C. albicans *表现出明显的生物膜形成抑制现象。这种微观层面的观察结果与体外实验数据相互印证，增强了对化合物5e抗真菌机制的信心。

为了确保化合物5e在实际应用中的安全性，研究团队还进行了血液相容性测试，使用红细胞裂解实验评估了其潜在的细胞毒性。结果显示，在1125 μg/mL的浓度下，化合物5e仅导致4.83%的红细胞裂解，表明其在较高浓度下仍具有良好的血液相容性。同时，通过人HEK293细胞系的细胞毒性实验，研究团队确认了化合物5e对正常细胞无显著毒性，进一步支持了其作为潜在抗真菌药物的安全性。

除了安全性和活性评估，研究还采用了分子对接技术来分析化合物5e与真菌靶点的潜在结合方式。分子对接是一种计算生物学方法，能够预测小分子与生物大分子之间的相互作用模式。通过该技术，研究团队发现了化合物5e可能与某些关键的酶或蛋白质发生特异性结合，从而干扰其正常功能。这种结合模式可能与化合物5e的结构特征有关，例如其含有一个直连的1,3,4-噁二唑核心、一个羟基取代基以及一个长的疏水烷基链。这些结构元素可能共同作用，增强了化合物与靶点的结合能力，提高了其抗真菌效果。

1,3,4-噁二唑环是一种常见的杂环结构，因其独特的电子分布和分子特性，被广泛应用于药物化学领域。该环的结构有助于增强分子的脂溶性，使其更容易穿透细胞膜，从而提高其在体内的生物利用度。此外，1,3,4-噁二唑环中的氮原子和氧原子能够与靶点形成氢键，增强分子与蛋白质的相互作用。化合物5e中引入的羟基取代基可能进一步增强了其与靶点的结合能力，同时保持了分子的水溶性，使其在体内能够有效分布。

化合物5e中的长烷基链来源于月桂酸，这一结构特征在抗真菌药物中较为罕见。长链烷基的引入不仅增加了分子的脂溶性，还可能通过与真菌细胞膜的相互作用，干扰其膜结构的完整性，从而增强抗真菌效果。同时，这种结构也使得化合物在药物设计中具有更大的灵活性，可以针对不同的靶点进行优化，以提高其选择性和特异性。

研究团队还进行了药物代谢和药代动力学（ADMET）分析，以评估化合物5e在体内的吸收、分布、代谢和排泄特性。ADMET分析是药物开发过程中的关键环节，能够帮助研究人员预测化合物在人体内的行为及其潜在的临床应用前景。结果显示，化合物5e在体内的代谢过程相对稳定，具有良好的生物利用度和较低的毒性，这为后续的临床研究提供了理论基础。

总体来看，化合物5e在抗真菌活性、生物膜形成抑制以及安全性方面均表现出色，这使其成为开发新一代抗真菌药物的有力候选。研究团队通过系统的结构设计和分子优化，成功开发出这一系列具有潜力的化合物，为对抗耐药性真菌感染提供了新的思路和方法。未来的研究可以进一步探讨化合物5e在体内的作用机制，以及其在不同感染模型中的效果，从而为其临床应用奠定基础。此外，还可以通过结构修饰，开发出具有更高活性和更低毒性的衍生物，以满足不同患者群体的需求。