季铵盐功能化的球型共轭聚合物纳米粒子及其抗菌应用制造技术

本发明专利技术公开了一种季铵盐功能化的球型共轭聚合物纳米粒子及其抗菌应用，该纳米粒子是以疏水性共轭聚合物为内核，季铵盐功能团分子通过疏水作用在其表面形成外壳，最终得到球型的共轭聚合物纳米粒子，其中疏水性共轭聚合物的结构式为

【技术实现步骤摘要】
季铵盐功能化的球型共轭聚合物纳米粒子及其抗菌应用
本专利技术属于纳米粒子抗菌
，具体涉及一类新型的共轭聚合物纳米粒子，以及该纳米粒子作为抗菌材料的应用。
技术介绍
随着近年来耐药型细菌的出现，发展不受细菌抗性影响并具有高效抗菌性能的新型抗菌剂以及抗菌方法具有重大意义。纳米抗菌材料由于尺寸小、比表面积大等优势大大提高了抗菌活性。而且和传统的抗菌剂相比，纳米抗菌材料具有不易产生耐药性、可持久抗菌和广谱抗菌等优点。目前常见抗菌纳米材料虽然抗菌性能好，但大多需要光催化并且对哺乳动物细胞具有生物毒性，尤其是重金属纳米粒子，因此限制了它们在生物医学方面的应用。共轭聚合物纳米粒子(CPNs)是近年来发展迅速的新型纳米材料，基于共轭聚合物制备得到的纳米粒子普遍具有明亮的荧光、胶体稳定性好、生物相容性高以及细胞毒性低等优点，因此被广泛应用于生物成像、诊断、治疗等方面。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种新型的季铵盐功能化的球型共轭聚合物纳米粒子，以及该共轭聚合物纳米粒子在抗菌方面的应用。解决上述技术问题所采用的季铵盐功能化的球型共轭聚合物纳米粒子是将疏水性共轭聚合物和季铵盐功能团分子通过疏水作用形成的以疏水性共轭聚合物为内核、季铵盐功能团分子为外壳的纳米球。上述疏水性共轭聚合物的结构式如下所示：其中R选自C1～C20烷基、中任意一种，m为1～19的整数，X1代表Br或I，n代表聚合度；该疏水性共轭聚合物的数均分子量为10000～50000，制备方法为：将式I化合物与式II化合物、醋酸钯按摩尔比为1:1:0.036加入二甲基甲酰胺和三乙胺的混合溶剂中，在100℃下反应4小时，分离纯化产物，得到疏水性共轭聚合物。上述季铵盐功能团分子的结构式如下所示：式中X代表Cl或Br，p为3、4、6、8、9、10、12、14、16或18。本专利技术共轭聚合物纳米粒子的制备方法为：该纳米粒子是将疏水性共轭聚合物与季铵盐功能团分子在超声冰浴条件下均匀分散于四氢呋喃中，所得溶液快速注入去离子水中，继续超声10～20分钟，然后除去四氢呋喃和部分去离子水，即得球型共轭聚合物纳米粒子。上述制备方法中，所述疏水性共轭聚合物与季铵盐功能团分子的摩尔比为1:1～5，加入的四氢呋喃与去离子水的体积比为1:1～3。本专利技术共轭聚合物纳米粒子作为抗菌材料的用途，所述的菌为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等。本专利技术共轭聚合物纳米粒子以疏水性共轭聚合物作为内核，带季铵基团的阳离子表面活性剂通过疏水作用在表面形成外壳，最终得到球型的共轭聚合物纳米粒子。本专利技术通过控制疏水性共轭聚合物和季铵盐功能团分子的摩尔比、水相和四氢呋喃的体积比以及疏水性共轭聚合物和季铵盐功能团分子在体系中的浓度，调控生成的纳米粒子的粒径。本专利技术纳米粒子在避光条件下，无需光源或其他能量即可实现广谱高效抗菌，其抗菌率远远高于相同浓度季铵盐功能团分子的抗菌率，并不易产生耐药性，为未来抗菌纳米材料的开发提供了新的思路。附图说明图1是实施例1制备的共轭聚合物纳米粒子的透射电镜图。图2是避光条件下实施例1制备的共轭聚合物纳米粒子对大肠杆菌的杀菌活性。图3是避光条件下实施例1制备的共轭聚合物纳米粒子对金黄色葡萄球菌的杀菌活性。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例1在超声冰浴条件下，将0.1mg疏水性共轭聚合物c-1与0.1mg十六烷基三甲基溴化铵加入5mL四氢呋喃中，超声分散均匀，将所得混合溶液快速倒入装有15mL二次水的烧瓶中，轻摇使其混匀，继续超声15分钟。超声完成后，恢复至室温，分别用针头鼓氮气在室温条件下除去混合溶液中的四氢呋喃、在加热条件下除去部分去离子水，使溶液浓缩至5mL，得到共轭聚合物纳米粒子。由图1可见，所得纳米粒子的粒径为为50nm左右。上述疏水性共轭聚合物c-1的合成路线和合成方法如下：1、向50mL圆底烧瓶中加入7.2mL(50mmol)1-溴己烷、0.33g(1mmol)溴化四丁基铵、20mL质量分数为50％的KOH水溶液，除氧30分钟后，将反应混合物升温至75℃，加入1.62g(5mmol)2,7-二溴芴，继续75℃回流15分钟。反应混合液经萃取、干燥和浓缩后柱层析分离，得到化合物a-1。2、向25mL圆底烧瓶中加入738.5mg(1.5mmol)化合物a-1、10mL甲苯，除氧30分钟后依次加入1.43mL(4.5mmol)三丁基乙烯基锡、2mg(0.0095mmol)2,6-二叔丁基酚和47.4mg(0.0675mmol)双(三苯基膦)氯化钯，反应混合物在100℃回流7小时，冷却至室温，加入10mL质量分数为10％的KF水溶液搅拌过夜，除去固体残留物后经萃取、干燥和浓缩后柱层析分离，得到化合物b-1。3、向25mL圆底烧瓶中加入96.7mg(0.25mmol)化合物b-1、1.67mL二甲基甲酰胺、0.83mL三乙胺，除氧30min后依次加入73.5mg(0.25mmol)4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑、2mg(0.009mmol)醋酸钯、15mg(0.049mmol)磷酸三对甲苯基酯，反应混合物在100℃回流4小时后经萃取、干燥、浓缩后离心沉淀，得到疏水性共轭聚合物c-1。经凝胶渗透色谱检测，疏水性共轭聚合物c-1的Mn＝44810，Mw＝47827，PDI＝1.07。实施例2在超声冰浴条件下，将0.1mg疏水性共轭聚合物c-2与0.1mg十六烷基三甲基溴化铵加入5mL四氢呋喃中，超声分散均匀，将所得混合溶液快速倒入装有15mL二次水的烧瓶中，轻摇使其混匀，继续超声15分钟。超声完成后，恢复至室温，分别用针头鼓氮气在室温条件下除去混合溶液中的四氢呋喃、在加热条件下除去部分去离子水，使溶液浓缩至5mL，得到共轭聚合物纳米粒子。上述疏水性共轭聚合物c-2的合成路线和合成方法如下：其合成方法中，只需用等摩尔1,6-二溴己烷替换实施1中的1-溴己烷，替他步骤与c-1的合成方法相同，得到疏水性共轭聚合物c-2。经凝胶渗透色谱检测，疏水性共轭聚合物c-2的Mn＝13958，Mw＝15078，PDI＝1.08。实施例3在超声冰浴条件下，将0.1mg疏水性共轭聚合物e-3与0.1mg十六烷基三甲基溴化铵加入5mL四氢呋喃中，超声分散均匀，将所得混合溶液快速倒入装有15mL二次水的烧瓶中，轻摇使其混匀，继续超声15分钟。超声完成后，恢复至室温，分别用针头鼓氮气在室温条件下除去混合溶液中的四氢呋喃、在加热条件下除去部分去离子水，使溶液浓缩至5mL，得到共轭聚合物纳米粒子。上述疏水性共轭聚合物e-3的合成路线和合成方法如下：1、向100mL圆底烧瓶中加入6mL(75mmol)三乙二醇单甲醚、10mLCH2Cl2，并在冰浴下加入2.07mL(15mmol)三乙胺，将1.42g(7.5mmol)对甲基苯磺酰氯溶于10mLCH2Cl2中并滴加入上述溶液中常温反应过夜后，经萃取、干燥和浓缩后柱层析分离，得到化合物a-3。2、向100mL圆底烧瓶加入30mL无水丙酮、1.27g(4mmol)化合物a-3，1.4g(16mmol)LiBr，混合溶液升温至85℃，回流反应过夜后，冷却至室温，经萃取、干燥和浓缩后柱层析分离，得到化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种季铵盐功能化的球型共轭聚合物纳米粒子，其特征在于：该纳米粒子是将疏水性共轭聚合物和季铵盐功能团分子通过疏水作用形成的以疏水性共轭聚合物为内核、季铵盐功能团分子为外壳的纳米球；上述疏水性共轭聚合物的结构式如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种季铵盐功能化的球型共轭聚合物纳米粒子，其特征在于：该纳米粒子是将疏水性共轭聚合物和季铵盐功能团分子通过疏水作用形成的以疏水性共轭聚合物为内核、季铵盐功能团分子为外壳的纳米球；上述疏水性共轭聚合物的结构式如下所示：其中R选自C1～C20烷基、-(CH2)mCH2X1、中任意一种，m为1～19的整数，X1代表Br或I，n代表聚合度；该疏水性共轭聚合物的数均分子量为10000～50000；上述季铵盐功能团分子的结构式如下所示：式中X代表Cl或Br，p为3、4、6、8、9、10、12、14、16或18。2.根据权利要求1所述的表面季铵盐功能化的球型共轭聚合物纳米粒子，其特征在于：该纳米粒子是将疏水性共轭聚合物与季铵盐功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐艳丽，王恋琪，张梓颀，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61