丁 阳， 吴 琼， 李 林

(南京工业大学 先进材料研究院，江苏 南京 210000)

1 背景

抗生素的诞生在现代医学发展史上具有里程碑的意义，也是最成功的药物之一。这些小分子化合物在感染性疾病的治疗中发挥着重要作用，挽救了数百万人的生命。常用的抗生素包括β-内酰胺类、氨基糖苷类、四环素类和大环内酯类等。β-内酰胺类为最典型、最常见的抗生素，其临床医疗使用率超过50%。如图1所示，常见的β-内酰胺类抗生素根据结构特点可分为青霉素类、头孢菌素类、碳青霉烯类和单环类等4类，不同的药物结构对应独特的抗菌谱，β-内酰胺抗生素的选择取决于实际临床感染疾病的病因和严重程度。β-内酰胺类抗生素含有的β-内酰胺四元环是药物发挥活性的重要药效基团，但四元环的键角小、环张力大等特点容易受其他因素的影响，发生开环，失去药物活性。

图1 常见β-内酰胺抗生素的结构和分类

抗生素的滥用，导致部分致病菌产生了β-内酰胺酶，最终产生对抗生素的严重耐药性，降低了抗菌药物疗效。β-内酰胺酶是一种水解酶，能破坏β-内酰胺类抗生素的β-内酰胺四元环，使药物失效。自20世纪40年代首次发现β-内酰胺酶以来，到2018年为止已鉴定出近2 800种类型的β-内酰胺酶。2018年，世界卫生组织(WHO)的全球抗菌素监测系统(GLASS)显示，全球22 个国家由于抗生素耐药导致的感染约有50万人。针对不断进化和传播的β-内酰胺酶，科研人员开发了一系列特异性检测和抑制酶的活性的方法。荧光探针是β-内酰胺酶检测和监控的重要诊断工具。……