多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供多肽修饰的聚酰胺‑胺型树枝状聚合物，其结构式如下：

Peptide modified polyamide amine dendrimer and preparation method and application thereof

The present invention provides a polyamide amine dendrimer modified polypeptide, its structure is as follows: the structure type, n is terminated polyamide amine type algebra dendrimer amino group, n = 4, 5, 6, m grafted peptide number M = 3 ~ 4. The invention also provides a method for preparing polyamide amine dendrimer the peptide modified polyamide, and prove that amine dendrimer modified polypeptides can be firmly adsorbed on the surface of hydroxyapatite and has antibacterial effect, can be used as a human implant hydroxyapatite surface long-acting antibacterial coating materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物医学抗菌材料领域，特别涉及多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物及其制备方法与应用。
技术介绍
因细菌定植引起的植入体感染是导致种植失败的重要因素之一，目前针对此类并发症的治疗需求迅速增长。羟基磷灰石(HA)因其良好的生物相容性及与骨组织很好的结合性，被广泛用作人工骨或者载入植入体表面，以提高人工骨或植入体与人体骨组织的结合，增加植入物的稳定性。因此，在植入物的HA表面构建抗菌涂层抑制细菌定植是预防植入体感染的重要手段。目前，抗菌涂层药物释放型体系及药物固定型体系被广泛应用于各类研究。药物释放型体系存在释放速度快，抗菌有效期短的缺点。药物固定型体系因能使药物长时间局限在植入物表面，发挥长效抗菌的作用，因而受到越来越多的关注。然而，目前药物固定型体系主要通过化学共价键作用将抗菌物质固定在植入物表面，化学共价键的设计制备很大程度取决于植入物表面材质，抗菌性和细胞毒性也会随不同的共价键设计而有差异，制备和应用均较为复杂。因此，通过简单的方法制备出能快速牢固吸附于HA表面的抗菌涂层，从而实现长效持久抗菌，这将对植入体感染的治疗具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物及其制备方法，并证明所述多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物可作为人体植入体HA表面长效抗菌涂层材料的应用。本专利技术所述多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物(SSP-PAMAM-NH2)，其结构式如下：所述结构式中，n是端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的代数，n＝4、5、6，m是接枝多肽数目，m＝3～4。本专利技术所述多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物(SSP-PAMAM-NH2)的制备方法，步骤如下：(1)端基为丙烯酰基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的合成①配制第一种溶液在室温、常压下将4、5或6代端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物溶解于无水二甲基亚砜中，形成第一种溶液，所述第一种溶液中端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的浓度为0.5～1.5g/mL；②配制第二种溶液在室温、常压下将三乙胺溶解于第一种溶液中形成第二种溶液；所述三乙胺与第一种溶液中的端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的摩尔比为(3～4):1；③合成在氩气保护下于-5～5℃将丙烯酰氯加入到第二种溶液中搅拌反应至少24h，反应结束后经透析、过滤、冷冻干燥，得到端基为丙烯酰基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物；所述丙烯酰氯与第二种溶液中的端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的摩尔比为(3～4):1；(2)带保护基团的多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的合成①配制第三种溶液以步骤(1)制备的端基为丙烯酰基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物为溶质，在常压、室温下将其溶解于去离子水中，得到端基为丙烯酰基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物溶液，即为第三种溶液，所述去离子水量以溶质能在去离子水中完全溶解为限；②配制第四种溶液以结构式如式(I)所示的多肽为溶质，将所述溶质溶解于去离子水中形成多肽溶液，即为第四种溶液，所述去离子水的量以溶质能在去离子水中完全溶解为限；③合成将二甲基苯基磷加入第三种溶液中并搅拌混合均匀，再加入第四种溶液搅拌混合均匀形成反应体系，将反应体系在密封条件下于室温搅拌反应至少24h，反应结束经透析、冷冻干燥，得到带保护基团的多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物；所述第四种溶液的加入量应使第四种溶液中的巯基与第三种溶液中的碳碳双键的摩尔比为(1～2):1；所述二甲基苯基磷的加入量应使二甲基苯基磷与第四种溶液中的巯基的摩尔比为(0.000001～0.00001):1；(3)多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的合成①配制第五种溶液将氨水、二氧六环、浓度为2～4mol/L的氢氧化钠水溶液混合均匀得到第五种溶液，其中氨水、二氧六环、氢氧化钠的摩尔比约为30：9：1；③合成以步骤(2)制备的带保护基团的多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物为溶质，将所述溶质溶解于第五种溶液，在密封条件下于室温搅拌反应至少24h，反应结束后经透析、冷冻干燥，即得多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物；所述第五种溶液的用量以溶质能在第五种溶液中完全溶解为限。本专利技术还提供了上述多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物作为牢固吸附于植入体HA表面的长效抗菌涂层材料的应用。多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物中的多肽具有特异性牢固吸附HA的作用，聚酰胺-胺型树枝状聚合物具有抗菌性能，由于本专利技术用多肽修饰了约3～4个具有抗菌性能的氨基，因此对聚酰胺-胺型树枝状聚合物的抗菌性能影响不大，使制得的多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物具有牢固吸附HA的同时能发挥自身的抗菌性能。应用时，将所述多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物与去离子水配制成水溶液使用，所述水溶液中，端基为多肽的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的浓度优选3～5.5mg/mL。实验表明：本专利技术所述多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物能牢固吸附于羟基磷灰石表面，并且于PBS浸泡至少四周后仍然能牢固吸附，并保持有抗菌性，因此具有长效抗菌效果。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术所述端基为多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物(SSP-PAMAM-NH2)是一种新型的能牢固吸附于羟基磷灰石的抗菌涂层材料，为人体植入体抗菌涂层材料增加了新的品种，为治疗种植体感染提供了新的临床应用材料。2、实验表明，本专利技术所述端基为多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物对羟基磷灰石具有牢固的吸附作用，可以抵抗缓冲液的冲刷，被本专利技术所述端基为多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物吸附的的羟基磷灰石块浸泡于PBS至少四周后，多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物仍然牢固吸附于其表面，长时间发挥聚酰胺-胺型树枝状聚合物的抗菌性，实现长效抗菌(见实施例8、实施例9及实施例10)，因而可作为人体植入体表面长效抗菌涂层材料的应用。3、本专利技术所述方法制备工艺简单，采用常规原料和设备即可实现，易于实现工业化生产。附图说明图1是本专利技术所述多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物(SSP-PAMAM-NH2)的合成路线示意图；图2是实施例1制备的端基为丙烯酰基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的核磁氢谱图；图3是实施例1制备的带保护基团的多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的核磁氢谱；图4是实施例1制备的多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物(SSP-PAMAM-NH2)的结构示意图；图5是实施例4中不同浓度的SSP-PAMAM-NH2在羟基磷灰石粉末上的吸附量图；图6是实施例5中用异硫氰酸荧光素标记的SSP-PAMAM-NH2在羟基磷灰石片上吸附后，及异硫氰酸荧光素标记的SSP-PAMAM-NH2在羟基磷灰石片上吸附后使用PBS冲洗后的激光共聚焦显微镜图(a为冲洗前，b为冲洗后)；图7是实施例6空白组羟基磷灰石片(a)、SSP-PAMAM-NH2吸附后羟基磷灰石片(b)及SSP-PAMAM-NH2吸附后用PBS冲洗后羟基磷灰石片(c)的红外光谱图；图8是实施例7中各实验组羟基磷灰石片表面形成细菌生物膜情况的扫描电镜照片(a组为金黄色葡萄球菌，b组为大肠杆菌，a1、b1为阳性对照组，a2、b2为实验组1，a3、b3为实验组2)；图9是实施例8中各组羟基磷灰石片表面形成细菌生物膜中死活菌比例柱状图；图10是实施例9中各组羟基磷灰本文档来自技高网...

【技术保护点】
多肽修饰的聚酰胺‑胺型树枝状聚合物，其特征在于结构式如下：所述结构式中，n是端基为氨基的聚酰胺‑胺型树枝状聚合物的代数，n＝4、5或6，m是接枝多肽数目，m＝3～4。

【技术特征摘要】
1.多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物，其特征在于结构式如下：所述结构式中，n是端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的代数，n＝4、5或6，m是接枝多肽数目，m＝3～4。2.权利要求1所述多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的制备方法，其特征在于步骤如下：(1)端基为丙烯酰基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的合成①配制第一种溶液在室温、常压下将4、5或6代端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物溶解于无水二甲基亚砜中，形成第一种溶液，所述第一种溶液中端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的浓度为0.5～1.5g/mL；②配制第二种溶液在室温、常压下将三乙胺溶解于第一种溶液中形成第二种溶液；所述三乙胺与第一种溶液中的端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的摩尔比为(3～4):1；③合成在氩气保护下于-5～5℃将丙烯酰氯加入到第二种溶液中搅拌反应至少24h，反应结束后经透析、过滤、冷冻干燥，得到端基为丙烯酰基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物；所述丙烯酰氯与第二种溶液中的端基为氨基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的摩尔比为(3～4):1；(2)带保护基团的多肽修饰的聚酰胺-胺型树枝状聚合物的合成①配制第三种溶液以步骤(1)制备的端基为丙烯酰基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物为溶质，在常压、室温下将其溶解于去离子水中，得到端基为丙烯酰基的聚酰胺-胺型树枝状聚合物溶液，即为第三种溶液，所述去离子水的量以所述溶质能在去离子水中完全溶解为限；②配制第四种溶液以结构式如式(I)所示的多肽为溶质，将所述溶质溶解于去离子水中形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建树，苟雅萍，杨潇，李继遥，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51