[發明專利]一種季銨鹽類兩親性陽離子聚合物及其應用

有效

• 申請號: 201910619138.2
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號: CN110437374B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 董岸杰;黃文君;鄧聯東;張建華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08F220/34
• 分類號: C08F220/34;C08F220/18;C08F2/38;A01N33/12;A01P1/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明一種季銨鹽類兩親性陽離子聚合物及應用，疏水性甲基丙烯酸酯類單體(B)與季銨鹽陽離子單體(T)的無規共聚物P(B/T)；或者是聚乙二醇(PEG)與所述的無規共聚物P(B/T)的嵌段共聚物(PEG?P(B/T))；疏水單體單元/季銨鹽單體單元的摩爾比(B/T)為0.4?0.8，P(B/T)的聚合度為19?150；B為3?8個碳的正烷基酯；T為N,N,N?三甲銨基甲基丙烯酸乙酯；本發明的兩親性陽離子聚合物具有較高的抗菌性，通過溶液、涂層、凝膠或共混到其它材料中發揮抗菌作用。本發明中的兩親性陽離子聚合物聚合物濃度為8μg/mL時的抑菌率在50％以上，效果好達到90％以上。

技術領域

本發明涉及一種季銨鹽類兩親性陽離子聚合物及其應用，具體是將疏水單體和季銨鹽陽離子進行無規共聚制備的季銨鹽類兩親性陽離子無規共聚物，具有較高的抗菌性能，可作為抗菌材料，用于溶液、涂層、織物等多種領域的抗菌。

背景技術

細菌是一種典型的有害微生物，由病原細菌引發感染的臨床病例日漸增多，成為全球關注的公共衛生問題。真菌和細菌等病原菌感染的發生，會造成極其嚴重的后果，包括致命的疾病、患者死亡率增加以及昂貴的醫療費用等。盡管抗生素的使用在醫學領域起著重要的作用，能夠在一定程度抑制細菌的生長，但越來越多的抗生素耐藥細菌的出現卻令人十分擔憂。因此，高效抗菌劑的研究與開發非常必要。兩親性陽離子聚合物中帶有正電荷的陽離子能通過靜電作用吸附表面帶有負電荷的細菌，同時，聚合物的疏水部分嵌入到細菌中，使細菌膜破裂，細菌內物質泄漏，最終導致細菌死亡。

聚乙二醇(mPEG)被廣泛應用于兩親性聚合物的結構設計中，由于其良好的生物相容性，可用作基因/藥物載體。mPEG作為聚合物的親水層不僅可以起到穩定聚合物的作用，而且可以有效抑制血液蛋白等物質的非特異性吸附，同時也會增加聚合物的水溶性。然而，聚合物中mPEG的存在對其聚合物抗菌性能的影響卻鮮有研究。

親疏水平衡是制備兩親性陽離子聚合物抗菌劑最重要的設計參數。它是與聚合物的抗菌活性和選擇性直接相關的基本因素。例如，高度親水或致密的陽離子聚合物可能具有結合聚陰離子細胞表面的能力。如果沒有足夠的疏水基團，則對細菌膜的損害減弱，導致聚合物抗菌性能降低。然而，聚合物的疏水性過強則會導致聚合物鏈在水中坍塌或與細菌培養介質組分發生不可逆聚集，從而使聚合物失去抗菌性。有報道稱，抗菌肽的聚集降低了它們的抗菌活性。

聚合物的分子量亦是影響抗菌活性的另一重要因素。聚陽離子的接觸-活性機制表明，高分子量的聚合物可以增加靜電吸引力，對細菌有更強的吸附性，同時也增加了滲透到脂質雙層中的疏水活性位點，從而提高抗菌活性。然而，隨著分子量的增加，聚合物在生物介質中的溶解度降低、擴散困難和易于聚集等問題都會影響聚合物的抗菌性，因此，控制聚合物的分子量對于提高聚合物的抗菌性能是至關重要的。

作為抗生素治療的宿主防御抗菌肽(AMPs)可以通過直接殺傷機制從宿主細胞中清除細菌，但卻因為其體內穩定性低，制造成本高和選擇性低而使應用受到限制。受到AMPs的兩親性和陽離子等化學結構的啟發，已研發出一些兩親性陽離子聚合物(新的合成聚合物和現有聚合物的改性)，這些抗菌聚合物不僅能夠靶向細菌細胞膜而且可以降低細菌獲得耐藥性的概率，可以為全球致病菌感染的臨床問題提供有希望的解決方案。兩親性陽離子聚合物由于具備較強的細菌膜破壞能力，已被用于制備多種抗菌劑以應用于各種領域。聚合物的兩親結構作用于細菌膜，導致跨膜電位崩潰，細菌內物質泄漏，最終導致細菌死亡。與小分子相比，兩親性陽離子聚合物結構中固有的協同作用增強了這種破壞機制。但關于兩親性陽離子聚合物的結構與抗菌性的關系尚不清楚，抗菌活性有待加強，以便開發出更高效的大分子抗菌材料。本發明則是基于這一目的，通過研究兩親性聚合物的結構與抗菌性的關系，獲得具有高效抗菌活性、結構相對簡單和成本低的兩親性陽離子抗菌材料。

發明內容

本發明旨在通過探究聚乙二醇、疏水單體/季銨鹽陽離子單體摩爾比、聚合物分子量對抗菌性的影響，開發一種具有良好生物相容性、抗菌效率優異的兩親性陽離子聚合物，在較低劑量下即可實現高效抑菌。