CY5.5-氨苄青霉素钠，酰胺键共价稳定结构
中文名称 “氨苄青霉素钠”，英文全称 “Ampicillin Sodium”，分子式为 C₁₆H₁₈N₃NaO₄S，结构核心是 “6 - 氨基青霉烷酸（6-APA）骨架 + 苯甘氨酸侧链”，分子中含两个关键基团：① β- 内酰胺环（抗菌活性核心，通过抑制细菌细胞壁合成发挥作用）；② α- 氨基（-NH₂，位于苯甘氨酸侧链末端）（唯一可反应的活性位点，远离 β- 内酰胺环，反应后不破坏抗菌活性）。
来源
工业上通过 半合成法制备：① 微生物发酵产 “青霉素 G”；② 水解青霉素 G 去除侧链，得到 “6 - 氨基青霉烷酸（6-APA）”；③ 6-APA 与 “D - 苯甘氨酸甲酯” 缩合，引入苯甘氨酸侧链；④ 加入氢氧化钠成盐，得到氨苄青霉素钠，纯度可达 98% 以上（符合试剂级或药用标准）。
CY5.5 - 氨苄青霉素钠 是人工合成的 “近红外荧光染料 - 抗生素偶联物”，并非天然或临床用药，核心设计目标是：利用 CY5.5 的近红外成像优势，可视化追踪氨苄青霉素钠在生物体系中的动态（如细菌结合、胞内转运、组织分布），同时保留其抗菌活性，解决 “传统抗生素无法直接观察作用过程” 的痛点。
其核心属性是两大组分优势的整合，同时具备偶联物特有的功能：
双重功能协同
抗菌活性保留：偶联位点（苯甘氨酸侧链氨基）远离 β- 内酰胺环，对敏感菌的 MIC 与游离氨苄青霉素钠差异 < 2 倍（如对大肠杆菌的 MIC 仍为 0.2~0.4 μg/mL），可有效抑制细菌生长；
近红外示踪：通过活体成像仪可实时观察抗生素在动物体内的分布（如感染小鼠的肺部、腹腔等感染部位会富集荧光信号），或在细菌表面的结合情况（荧光显微镜下可见细菌呈亮红色）。
荧光与化学稳定性
荧光特性与游离 CY5.5 一致（发射波长～700 nm，量子产率无明显下降），且偶联形成的共价键（酰胺键）在生理环境（pH 7.4、37℃）中稳定（半衰期 > 36 小时），避免过早水解导致 “荧光与抗菌功能分离”。
细菌靶向性增强
依托氨苄青霉素钠对细菌的天然靶向性 —— 通过识别细菌细胞壁上的 “青霉素结合蛋白（PBP）”，特异性富集于细菌表面，使 CY5.5 随抗生素一起靶向结合细菌，可快速区分 “感染组织 / 正常组织”“活菌 / 死菌”（死菌无细胞壁合成，不结合抗生素，荧光信号弱）。
CY5.5 与氨苄青霉素钠的连接方式（化学机制）
两者通过 “活性基团 - 特异性位点” 的共价缩合反应 连接，核心原则是：不破坏氨苄青霉素钠的抗菌活性位点（β- 内酰胺环）和 CY5.5 的荧光共轭体系，同时形成稳定的共价键。
1. 关键反应位点匹配
CY5.5 的活性基团：选择商用的 CY5.5-NHS（N - 羟基琥珀酰亚胺酯衍生物），NHS-ester 是高活性酯基团，可在温和条件下与氨基（-NH₂）发生亲核取代反应，生成稳定的 酰胺键（-CONH-），且 NHS 作为离去基团易被去除，不引入杂质。
氨苄青霉素钠的反应位点：仅选择 苯甘氨酸侧链的 α- 氨基（-NH₂）—— 该位点远离 β- 内酰胺环（抗菌核心），反应后不会影响 β- 内酰胺环与细菌 PBP 的结合，确保抗菌活性保留。
2. 具体连接步骤（实验室标准流程）
反应体系配制（避光操作，防止 CY5.5 光降解）
称取氨苄青霉素钠（1 mmol），溶于 0.1 mol/L 的 PBS 缓冲液（pH 7.2~7.4）（避免酸性环境破坏 β- 内酰胺环，碱性环境导致 CY5.5-NHS 水解）；
加入 CY5.5-NHS（1.2 mmol，过量 1.2 倍，确保氨苄青霉素钠完全反应），磁力搅拌使体系均匀（浓度控制在 10~20 mmol/L，避免浓度过高导致沉淀）。
反应过程与监测
室温（25℃）、氮气保护下搅拌反应 3~5 小时（氮气保护防止 CY5.5 氧化）；
通过 反相高效液相色谱（RP-HPLC） 监测反应进度：游离氨苄青霉素钠的保留时间约 5.2 分钟，CY5.5 - 氨苄青霉素钠因分子量大，保留时间约 8.8 分钟，当氨苄青霉素钠的色谱峰消失，说明反应完全。
纯化分离（去除杂质，保证纯度）
第一步：凝胶过滤色谱（GPC）—— 使用 Sephadex G-25 凝胶柱，以 PBS 缓冲液（pH 7.4）为洗脱液，小分子杂质（未反应的 CY5.5-NHS、NHS）因渗透进入凝胶颗粒，洗脱时间长；CY5.5 - 氨苄青霉素钠分子量大，无法进入凝胶颗粒，先被洗脱，收集第一荧光峰组分（通过紫外 - 荧光检测器监测）。
第二步：反相高效液相色谱（RP-HPLC）—— 使用 C18 色谱柱，以 “水 - 乙腈（含 0.1% 三氟乙酸）” 为流动相梯度洗脱，进一步去除微量杂质，收集纯度 > 95% 的 CY5.5 - 氨苄青霉素钠组分。
第三步：冷冻干燥—— 将纯化后的溶液在 - 80℃预冻，再真空冷冻干燥，得到淡黄色粉末状偶联物，避光、-20℃保存（防止受潮和光降解）。
四、CY5.5 - 氨苄青霉素钠的制备核心原则
活性保留优先：所有步骤控制在温和条件（室温、中性 pH），避免高温、强酸强碱，确保 β- 内酰胺环和 CY5.5 共轭体系不被破坏；
纯度控制：通过 “GPC+RP-HPLC” 两步纯化，确保偶联物纯度 > 95%（杂质会干扰荧光信号和抗菌实验结果）；
稳定性保障：最终产物冷冻干燥后避光保存，使用时现配现用（水溶液在 4℃下可稳定保存 24 小时，室温下 4 小时内荧光衰减 < 5%）。
