D-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物及制备和抗菌应用制造技术

本发明专利技术公开D‑阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物及制备和抗菌应用，以单体D‑赖氨酸甲基丙烯酸酯和D‑亮氨酸甲基丙烯酸酯进行嵌段共聚制备，首先将第一D型氨基酸单体进行均聚，以二硫代苯甲酸‑4‑氰基戊酸为链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂进行RAFT聚合，再将D构型氨基酸单体聚合物大分子链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂，加入第二D型氨基酸单体进行RAFT聚合以得到D‑赖氨酸甲基丙烯酸酯和D‑亮氨酸甲基丙烯酸酯嵌段共聚物。本发明专利技术的聚合物表现出优异的抗菌性能，能够明显的破坏细菌膜结构引起细菌的死亡；溶血实验和体外平滑肌细胞相容性实验表明其保持显著的生物相容性。

【技术实现步骤摘要】
D-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物及制备和抗菌应用
本专利技术属于生物医用高分子材料领域，涉及新型仿抗菌肽聚合物的设计合成方法，具体涉及一种阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯聚合物的制备及其抗菌应用。
技术介绍
目前，抗生素耐药菌的出现已经给公共健康卫生带来了极大的威胁，细菌的粘附、增殖和形成的生物膜会导致患者感染并引发一系列并发症甚至危及患者生命。尽管可替代的新型抗菌聚合物的研究已经取得一定进展，但是其在生物医用和临床应用上仍然存在极大的挑战。可替代的新型抗菌聚合物不仅要具有高效的抗菌性能，同时不能影响到机体组织正常的生理作用，简单来说即能够选择性的杀灭细菌而对正常的哺乳动物细胞无毒性。因此，兼具高效抗菌活性与选择性的抗菌聚合物仍然有待研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种基于手性氨基酸的阳离子型聚甲基丙烯酸酯聚合物，并研究其在抗菌方面的应用，以克服现有抗菌聚合物抗菌活性较弱、生物相容性较差的缺点。本专利技术采用了以下技术方案：L-亮氨酸甲基丙烯酸酯均聚物，即P(L-Leu-HEMA)，以单体D-亮氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，分子式示意结构如下：n为聚合度，聚合物的数均分子量为10-23kDa，分子量分布系数为1.10-1.25。上述均聚物的制备方法，将单体L-亮氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，以二硫代苯甲酸-4-氰基戊酸为链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂进行RAFT聚合，单体L-亮氨酸甲基丙烯酸酯、链转移剂和引发剂的投料摩尔比为(45—60)：1：0.2，优选(50—60)：1：0.2。在上述技术方案中，在惰性气体(氮气、氦气或者氩气)保护下进行，反应温度为60—80摄氏度，反应时间为6-10小时，溶剂N，N-二甲基甲酰胺提供反应氛围和环境。在上述技术方案中，单体L-亮氨酸甲基丙烯酸酯按照下述步骤进行制备：将L-亮氨酸和甲基丙烯酸羟乙酯以4-二甲氨基吡啶为催化剂，N,N’-二环己基碳二亚胺为脱水缩合剂，以二氯甲烷为溶剂在冰水浴中反应30-60分钟，再于室温20—25摄氏度下搅拌反应24-48小时，其中L-亮氨酸、4-二甲氨基吡啶、N,N’-二环己基碳二亚胺和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为5：(0.2—0.25)：(4—5)：(2—3)，L-亮氨酸为叔丁氧羰基保护的L-亮氨酸。在上述技术方案中，制备的均聚物在三氟乙酸作用下进行脱保护，优选将均聚物溶于二氯甲烷中，在三氟乙酸作用下，于20—25摄氏度下进行脱保护反应2—4小时，纯化后溶解透析，冷冻干燥即可。由于采用三氟乙酸作用，脱保护反应后的聚合物中带有三氟乙酸集团，由于Leu的等电点为pH6.01，Lys的等电点为pH9.60，调节pH为7.2时，leu的-NH3+发生去质子化，生成-NH2，如下化学式所示：D-亮氨酸甲基丙烯酸酯均聚物，即P(D-Leu-HEMA)，以单体D-亮氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，分子式示意结构如下，n为聚合度，聚合物的数均分子量为10-23kDa，分子量分布系数为1.10-1.25。上述均聚物的制备方法，将单体D-亮氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，以二硫代苯甲酸-4-氰基戊酸为链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂进行RAFT聚合，单体D-亮氨酸甲基丙烯酸酯、链转移剂和引发剂的投料摩尔比为(45—60)：1：0.2，优选(50—60)：1：0.2。在上述技术方案中，在惰性气体(氮气、氦气或者氩气)保护下进行，反应温度为60—80摄氏度，反应时间为6-10小时，溶剂N，N-二甲基甲酰胺提供反应氛围和环境。在上述技术方案中，单体D-亮氨酸甲基丙烯酸酯按照下述步骤进行制备：将D-亮氨酸和甲基丙烯酸羟乙酯以4-二甲氨基吡啶为催化剂，N,N’-二环己基碳二亚胺为脱水缩合剂，以二氯甲烷为溶剂在冰水浴中反应30-60分钟，再于室温20—25摄氏度下搅拌反应24-48小时，其中D-亮氨酸、4-二甲氨基吡啶、N,N’-二环己基碳二亚胺和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为5：(0.2—0.25)：(4—5)：(2—3)，D-亮氨酸为叔丁氧羰基保护的D-亮氨酸。在上述技术方案中，制备的均聚物在三氟乙酸作用下进行脱保护，优选将均聚物溶于二氯甲烷中，在三氟乙酸作用下，于20—25摄氏度下进行脱保护反应2—4小时，纯化后溶解透析，冷冻干燥即可。由于采用三氟乙酸作用，脱保护反应后的聚合物中带有三氟乙酸集团，由于Leu的等电点为pH6.01，Lys的等电点为pH9.60，调节pH为7.2时，leu的-NH3+发生去质子化，生成-NH2，如下化学式所示：L-赖氨酸甲基丙烯酸酯均聚物，即P(L-Lys-HEMA)，以单体L-赖氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，分子式示意结构如下，n为聚合度，聚合物的数均分子量为10-23kDa，分子量分布系数为1.10-1.25。上述均聚物的制备方法，将单体L-赖氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，以二硫代苯甲酸-4-氰基戊酸为链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂进行RAFT聚合，单体L-赖氨酸甲基丙烯酸酯、链转移剂和引发剂的投料摩尔比为(45—60)：1：0.2，优选(50—60)：1：0.2。在上述技术方案中，在惰性气体(氮气、氦气或者氩气)保护下进行，反应温度为60—80摄氏度，反应时间为6-10小时，溶剂N，N-二甲基甲酰胺提供反应氛围和环境。在上述技术方案中，单体L-赖氨酸甲基丙烯酸酯按照下述步骤进行制备：将L-赖氨酸和甲基丙烯酸羟乙酯以4-二甲氨基吡啶为催化剂，N,N’-二环己基碳二亚胺为脱水缩合剂，以二氯甲烷为溶剂在冰水浴中反应30-60分钟，再于室温20—25摄氏度下搅拌反应24-48小时，其中L-赖氨酸、4-二甲氨基吡啶、N,N’-二环己基碳二亚胺和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为5：(0.2—0.25)：(4—5)：(2—3)，L-赖氨酸为叔丁氧羰基保护的L-赖氨酸。在上述技术方案中，制备的均聚物在三氟乙酸作用下进行脱保护，优选将均聚物溶于二氯甲烷中，在三氟乙酸作用下，于20—25摄氏度下进行脱保护反应2—4小时，纯化后溶解透析，冷冻干燥即可。由于采用三氟乙酸作用，脱保护反应后的聚合物中带有三氟乙酸集团，调节pH为7.2，lys不受影响，如下化学式所示：D-赖氨酸甲基丙烯酸酯均聚物，即P(D-Leu-HEMA)，以单体D-赖氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，分子式示意结构如下，n为聚合度，聚合物的数均分子量为10-23kDa，分子量分布系数为1.10-1.25。上述均聚物的制备方法，将单体D-赖氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，以二硫代苯甲酸-4-氰基戊酸为链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂进行RAFT聚合，单体D-赖氨酸甲基丙烯酸酯、链转移剂和引发剂的投料摩尔比为(45—60)：1：0.2，优选(50—60)：1：0.2。在上述技术方案中，在惰性气体(氮气、氦气或者氩气)保护下进行，反应温度为60—80摄氏度，反应时间为6-10小时，溶剂N，N-二甲基甲酰胺提供反应氛围和环境。在上述技术方案中，单体D-赖氨酸甲基丙烯酸酯按照下述步骤进行制备：将D-赖氨酸和甲基丙烯酸羟乙酯以4-二甲氨基吡啶为催化剂，N,N’-二环己基碳二亚胺为脱水缩合剂，以二氯甲烷为溶剂在冰水浴中反应30-60分钟，再于室温20—25摄氏度下搅拌反应24-48小时，其中D-赖氨酸、4-二甲氨基吡啶、N,N’-二环己基本文档来自技高网...

【技术保护点】
D‑阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物，其特征在于，以单体D‑赖氨酸甲基丙烯酸酯和D‑亮氨酸甲基丙烯酸酯进行嵌段共聚制备，分子式示意结构如下，n，m为各自单体的聚合度。

【技术特征摘要】
1.D-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物，其特征在于，以单体D-赖氨酸甲基丙烯酸酯和D-亮氨酸甲基丙烯酸酯进行嵌段共聚制备，分子式示意结构如下，n，m为各自单体的聚合度。2.根据权利要求1所述的D-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物，其特征在于，m/n为(0.8—1.2)，优选两种单体的聚合度一致m＝n。3.根据权利要求1所述的D-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物，其特征在于，聚合物的数均分子量为10-23kDa，分子量分布系数为1.10-1.25。4.D-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行制备：步骤1.将第一D型氨基酸单体进行均聚，以二硫代苯甲酸-4-氰基戊酸为链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂进行RAFT聚合以得到D构型氨基酸单体聚合物，所述第一D型氨基酸单体、链转移剂和引发剂的投料摩尔比为(45—60)：1：0.2；步骤2，步骤1制备的D构型氨基酸单体聚合物大分子链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂，加入第二D型氨基酸单体进行RAFT聚合以得到D-赖氨酸甲基丙烯酸酯和D-亮氨酸甲基丙烯酸酯嵌段共聚物，第二D型氨基酸单体、大分子链转移剂和引发剂的投料摩尔比为(80—100)：1：0.2。5.根据权利要求4所述的D-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物的制备方法，其特征在于，在步骤1中，在惰性气体(氮气、氦气或者氩气)保护下进行，反应温度为60—80摄氏度，反应时间为6-10小时，溶剂N，N-二甲基甲酰胺提供反应氛围和环境；第一D型氨基酸单体、链转移剂和引发剂的投料摩尔比为(50—60)：1：0.2。6.根据权利要求4所述的D-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物的制备方法，其特征在于，在步骤2中，在惰性气体(氮气、氦气或者氩气)保护下进行，反应温度为60—80摄氏度，反应时间为6-10小时，溶剂N，N-二甲基甲酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵蕴慧，胡素利，李珍光，胡文虹，袁晓燕，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12