[發(fā)明專利]具有細(xì)菌絮凝和抗菌性能的自組裝多肽分子及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010746697.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111909239B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李新明;張紀(jì)坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): C07K5/107
• 分類號(hào): C07K5/107;C02F1/54;C08J3/075;C08L89/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王玉仙

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有細(xì)菌絮凝和抗菌性能的自組裝多肽分子及其應(yīng)用，本發(fā)明基于色氨酸分子豐富的非共價(jià)鍵作用能力以及良好的與脂質(zhì)膜相互作用能力，設(shè)計(jì)合成了可使革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌細(xì)菌絮凝同時(shí)具有抗菌活性的自組裝多肽分子。本發(fā)明的系列分子可在pH 7.4的水溶液中，經(jīng)堿性磷酸酶作用后發(fā)生自組裝凝膠化形成穩(wěn)定水凝膠材料，且分子的去磷酸化和自組裝可增強(qiáng)其絮凝活性。本發(fā)明的自組裝多肽分子具有良好的細(xì)菌絮凝和抗菌活性，成分單一、不需要復(fù)雜的額外化學(xué)修飾。該系列分子由于其生物學(xué)來(lái)源、序列短小，而具有良好生物相容性、生物降解性以及易于合成生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有作為一種高效、環(huán)保的新型細(xì)菌絮凝劑的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有細(xì)菌絮凝和抗菌性能的自組裝多肽分子及其應(yīng)用，屬于絮凝劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

絮凝即將膠體或其他懸浮在液體中的顆粒聚集在一起，形成更大的顆粒(或絮凝體)，以促進(jìn)這些顆粒從穩(wěn)定的懸浮液中沉降的過(guò)程。而細(xì)菌絮凝的機(jī)理與細(xì)菌粘附到表面的機(jī)制密切相關(guān)，如聚合物對(duì)細(xì)菌的絮凝可以看作是細(xì)菌通過(guò)吸附在其表面的絮凝劑相互粘附的過(guò)程，目前研究對(duì)細(xì)菌絮凝現(xiàn)象的解釋主要為絮凝劑與細(xì)菌間的電荷吸引中和以及橋聯(lián)作用。而懸浮膠體顆粒和病原微生物通常是原水中的主要污染物。因此，有效的去除濁度和有效的殺菌是飲用水處理的主要任務(wù)。生產(chǎn)飲用水的傳統(tǒng)工藝流程包括混凝/絮凝、沉淀、砂濾和消毒。通過(guò)加入絮凝劑，可以有效地去除濁度，從而啟動(dòng)混凝/絮凝過(guò)程，從而澄清水。水處理廠常用的氯等消毒劑可以有效地控制和殺死大多數(shù)微生物。然而，隨著全球工業(yè)的快速發(fā)展，原水的質(zhì)量已經(jīng)嚴(yán)重惡化。為達(dá)到國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，必須大量使用絮凝劑和消毒劑。這不僅意味著更高的處理成本，而且還意味著更大的二次污染風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)人類健康造成不利后果，例如在氯消毒過(guò)程中產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)品。此外，不同的水處理程序中需要不同類型的化學(xué)藥劑。例如，在飲用水處理的基本步驟混凝/絮凝和消毒過(guò)程中，應(yīng)相應(yīng)地使用混凝劑/絮凝劑和消毒劑。然而，功能單一的傳統(tǒng)藥劑常常操作困難，所需劑量高，從而增加最終成本。而且，所使用的不同化學(xué)品之間還可能產(chǎn)生相互抑制，降低實(shí)際處理效率。因此，應(yīng)用具有絮凝和抗菌等兩種或兩種以上功能的水處理劑具有科學(xué)和實(shí)際意義。絮凝通常是水凈化的第一步，由于其簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)而成為了水處理技術(shù)中最常用和最重要的技術(shù)之一。而絮凝劑是決定絮凝效果乃至整個(gè)水處理效果的關(guān)鍵因素之一。因此，開(kāi)發(fā)高效、低成本、環(huán)保、多功能的新型絮凝劑具有重要意義。

目前，用于處理水中細(xì)菌等微生物的絮凝劑一般可分為三大類：i)無(wú)機(jī)絮凝劑，如明礬和聚合氯化鋁；ii)合成有機(jī)絮凝劑，如聚丙烯酰胺(PAM)和聚乙烯亞胺(PEI)；iii)天然高分子絮凝劑，如殼聚糖、淀粉、海藻酸鈉、纖維素、木質(zhì)素、單寧等。

在目前水處理中常用絮凝劑中，傳統(tǒng)的絮凝劑，如無(wú)機(jī)金屬絮凝劑和合成有機(jī)高分子絮凝劑，沒(méi)有明顯的殺菌作用。此外，由于使用過(guò)程中殘留的金屬離子或有害的聚合單體會(huì)釋放到目標(biāo)水中，它們本身帶有一定的健康風(fēng)險(xiǎn)。例如，丙烯酰胺單體對(duì)人體具有致癌性和神經(jīng)毒性，鋁鹽絮凝劑可誘發(fā)阿爾茨海默病。而天然高分子絮凝劑大多水溶性不好，如纖維素不溶于水、殼聚糖僅可溶于酸性水中、淀粉不溶于冷水等；而且由于自身絮凝及抗菌絮凝較差或不具抗菌性(如淀粉)，其絮凝和抗菌性能常需通過(guò)使用陽(yáng)離子基團(tuán)(如季銨鹽衍生物)進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)接枝修飾來(lái)實(shí)現(xiàn)或增強(qiáng)。

此外，目前雖對(duì)具有抗菌活性的天然或人工合成多肽已有大量的報(bào)道，但對(duì)于多肽尤其是自組裝短肽促使細(xì)菌產(chǎn)生絮凝或聚集的報(bào)道卻仍極少。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前水處理中常用細(xì)菌絮凝中，無(wú)機(jī)金屬絮凝劑和合成有機(jī)高分子絮凝劑無(wú)抗菌活性且具有潛在毒性以及天然高分子絮凝劑普遍水溶性較差、常需要額外的化學(xué)修飾增強(qiáng)細(xì)菌絮凝及抗菌活性的問(wèn)題，且目前對(duì)于同時(shí)具有細(xì)菌絮凝及抗菌活性的多肽尤其是自組裝短肽仍鮮有報(bào)道，本發(fā)明基于色氨酸分子豐富的非共價(jià)鍵作用能力以及良好的與脂質(zhì)膜相互作用能力，設(shè)計(jì)合成了可使金黃色葡萄球菌(革蘭氏陽(yáng)性菌)和大腸桿菌(革蘭氏陰性菌)細(xì)菌絮凝同時(shí)具有抗菌活性的自組裝多肽分子。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種具有細(xì)菌絮凝和抗菌性能的自組裝多肽分子，具有如下通式：