多功能聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子聚合物材料领域，涉及一种多功能聚合物及其制备方法和应用。所述多功能聚合物以抗菌低聚物和多肽为原料，所述抗菌低聚物和所述多肽在缩合剂和惰性气体的存在下反应，得多功能聚合物。本发明专利技术的多功能聚合物具有高效、稳定、广谱抗菌等特点；还具有低或无细胞毒性、具备多肽相应生物学功能；本发明专利技术所提供的多功能聚合物的制备过程简单，条件温和；制备多功能聚合物可以根据应用需求控制接入多肽的类型、数目，从而实现对多功能聚合物抗菌性和生物活性进行有效控制的目的；避免了生物医用材料相关的细菌感染的发生；提高了聚合物的使用寿命和应用范围。

Multifunctional polymers and their preparation methods and Applications

The invention belongs to the field of polymer materials, and relates to a multifunctional polymer, its preparation method and application. The multifunctional polymer takes antimicrobial oligomer and polypeptide as raw materials, and the antimicrobial oligomer and the polypeptide react in the presence of condensation agent and inert gas to obtain a multifunctional polymer. The multifunctional polymer of the invention has the characteristics of high efficiency, stability, broad-spectrum antimicrobial activity, low or no cytotoxicity, and corresponding biological functions of polypeptides; the preparation process of the multifunctional polymer provided by the invention is simple and mild; the preparation of the multifunctional polymer can control the class of polypeptides according to the application requirements. Type and number, so as to effectively control the antimicrobial and biological activities of multi-functional polymers, avoid the occurrence of bacterial infections related to biomedical materials, and improve the service life and application scope of polymers.

【技术实现步骤摘要】
多功能聚合物及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子聚合物材料领域，涉及一种多功能聚合物及其制备方法和应用。
技术介绍
随着科技的发展以及人类生活水平的提高，人们对生活的各个方面都提出了许多新的需求。以医学领域为例，大量人工器官、人工关节以及药物缓释材料等的出现，使得生物医用材料逐渐走入人们的视野，迎来了新一轮的高速发展。而所谓生物医用材料，是指一类可用于诊断、治疗、修复或替换人体受损组织或器官，甚至增进其功能的高技术新材料，其可以为天然材料，也可以是人工合成的，或者两者的复合。生物医用材料在医学领域的应用，不仅显著地降低了心血管病、癌症、创伤等重大疾病引起的死亡率，挽救了千万计危重病人的生命，而且极大地提高了人类的健康水平和生命质量，因此具有十分重要的意义。然而，生物医用材料在实际应用过程中，却也存在着诸多问题，例如与生物医用材料相关的细菌感染问题正在引起人们的关注。虽然，在临床实践中，所有的植入器件和手术医疗器械在使用前都会经过一系列非常严格的灭菌消毒处理，但是这些措施并不能完全消除病人受到细菌感染的可能性，因此一旦感染发生，往往需要长期依赖于抗生素甚至多次手术才能够治愈，而这不仅会给患者带来具有的经济压力，也会对患者的精神和身体造成极大的伤害，因此研发自身具有抗感染功能的生物医用材料具有什么重要的临床意义和广阔的应用前景。目前，国内外针对自身具有抗感染功能的生物医用材料的研发取得了较大进展，其主要是通过共混等物理方法在材料基体中加入抗菌剂或抗菌元素，或者通过各种表面改性技术使材料表面形成含有抗菌剂的涂层；通过化学接枝或嵌段的方式使抗菌基团与基体材料相连；同时采用物理和化学方法制备抗菌性生物医用材料等。然而，不管是采用哪种方法，都存在制备工艺复杂，产物不易控制，且材料具有相当细胞毒性等问题。因此，积极探索新的制备方法开发和制备本体具有良好抗菌性能和生物相容性，且能够对产物性能进行有效控制的生物医用材料具有十分重要的意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多功能聚合物及其制备方法和应用，具有高效、稳定、广谱抗菌等特点，且可通过调节聚合物材料中多肽的含量和类型对材料的抗菌性能和生物活性进行有效控制，能应用在生物医用材料方面。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种多功能聚合物，所述多功能聚合物以抗菌低聚物和多肽为原料制得；所述抗菌低聚物如式Ⅰ或式Ⅱ或式Ⅲ所示，所述多肽如式Ⅳ所示；式Ⅳ中，“n”为多肽中氨基的数量；“m”为多肽中羟基的数量；“x”为多肽中羧基的数量，不同的多肽，其数值不同，n≥0，m≥0，x≥0。所述多功能聚合物包含具有良好抗菌性能的主链结构；能够降低材料细胞毒性并发挥其特定生物学功能的多肽；且可通过调节聚合物材料中多肽的含量和类型对材料的抗菌性能和生物活性进行有效控制。进一步，所述多肽与所述抗菌低聚物的摩尔比为0.01-30:1。进一步，式Ⅳ所示的多肽为生物活性多肽、人工合成多肽或其混合物。作为一种优选，所述多肽包括力生长因子24肽(MGF-Ct24E)和RGD肽。本专利技术的目的之二在于提供一种所述的多功能聚合物的制备方法，所述抗菌低聚物和所述多肽在缩合剂和惰性气体的存在下反应，得多功能聚合物。本专利技术所提供的制备方法工艺简单、条件温和；可根据实际应用需求调控聚合物的抗菌性能和生物活性；克服了传统小分子抗菌剂或多肽单独使用过程中存在的缺陷；避免了生物医用材料相关的细菌感染的发生；提高了聚合物的使用寿命和应用范围。在制备过程中反应体系中始终保持惰性气体环境；制备过程中用到的实验装置、原料和试剂均预先经过脱水处理。进一步，所述缩合剂为N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐或者二环己基碳二亚胺。所述惰性气体包括氦气，氩气，氙气。进一步，所述抗菌低聚物经缩合剂活化后加入叔胺类有机碱调节反应体系pH为7-9，在惰性气体存在下加入多肽反应得多功能聚合物。所述制备方法还包括步骤：将所得含有多功能聚合物的粗品溶液缓慢滴加到双蒸水中，并将其转移到透析袋中，于双蒸水中透析24-72小时后进行冷冻干燥至恒重，得多功能聚合物产品。进一步，所述活化的时间为0.5-2h；加入多肽反应的温度为20-50℃，反应时间为6-24h。具体的一种多功能聚合物的制备方法，包括以下步骤：1)按照一定比例选取多功能聚合物的组成成分：抗菌低聚物、多肽；2)将适量抗菌低聚物溶于二甲基亚砜中，在惰性气体保护下，依次加入N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐或者二环己基碳二亚胺，室温下活化抗菌低聚物0.5-2小时；3)加入叔胺类有机碱调节反应体系的pH为7-9；4)按照多肽与抗菌低聚物的摩尔比例为0.01-30:1，惰性气体保护下，20-50℃下反应6-24小时，得到多功能聚合物。所述二甲基亚砜能用甲酰胺等高极性溶液代替。所述的多功能聚合物呈白色，溶于二甲基亚砜、水等高极性溶液，不溶于无水乙醇、甲苯等低极性溶液。进一步，所述抗菌低聚物的制备方法为：以二胺或其混合物和乙二胺四乙酸酐为原料，在25℃～45℃下，惰性气体中反应10～48h，制得抗菌低聚物。所得的抗菌低聚物于无水乙醇或甲醇中沉淀，并真空干燥至恒重。进一步，二胺或其混合物与乙二胺四乙酸酐的摩尔比为0.5-2:1；所述二胺为脂肪族二胺或芳香族二胺。本专利技术的目的还在于提供一种所述的多功能聚合物在生物医用材料方面的应用。本专利技术的多功能聚合物具有高效、稳定、广谱抗菌等特点，具有低或无细胞毒性，可作为生物医用材料用于诊断、治疗、修复或替换人体受损组织或器官，甚至增进其功能的高技术新材料。生物医用材料在医学领域的应用，不仅显著地降低了心血管病、癌症、创伤等重大疾病引起的死亡率，挽救了千万计危重病人的生命，而且极大地提高了人类的健康水平和生命质量，因此具有十分重要的意义。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术所提供的多功能聚合物具有高效、稳定、广谱抗菌等特点；2)本专利技术所提供的多功能聚合物具有低或无细胞毒性，具备多肽相应生物学功能的特点；3)本专利技术所提供的多功能聚合物的制备过程简单，条件温和；4)本专利技术所提供的多功能聚合物可以根据应用需求控制接入多肽的类型、数目，从而实现根据实际应用需求对多功能聚合物抗菌性和生物活性进行有效控制；克服了传统小分子抗菌剂或多肽单独使用过程中存在的缺陷；避免了生物医用材料相关的细菌感染的发生；提高了聚合物的使用寿命和应用范围。具体实施方式以下将对本专利技术的优选实施例进行详细描述。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，所举实施例是为了更好地对本专利技术的内容进行说明，但并不是本专利技术的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述
技术实现思路
对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1称取0.001mol的抗菌低聚物加入到50ml的圆底烧瓶中，再加入10ml二甲基亚砜，在惰性气体保护下，于40℃下搅拌0.5h～1h，使其充分混合。接着，降低温度至室温后，依次加入适量N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，室温下活化抗菌低聚物0.5-2小时。然后，加入适量三乙胺调节反应体系为pH7-9后，再称取0.00001mol力生长因子24肽(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多功能聚合物，其特征在于，所述多功能聚合物以抗菌低聚物和多肽为原料制得；所述抗菌低聚物如式Ⅰ或式Ⅱ或式Ⅲ所示，所述多肽如式Ⅳ所示；

【技术特征摘要】
1.多功能聚合物，其特征在于，所述多功能聚合物以抗菌低聚物和多肽为原料制得；所述抗菌低聚物如式Ⅰ或式Ⅱ或式Ⅲ所示，所述多肽如式Ⅳ所示；式Ⅳ中，“n”为多肽中氨基的数量；“m”为多肽中羟基的数量；“x”为多肽中羧基的数量，不同的多肽，其数值不同，n≥0，m≥0，x≥0。2.根据权利要求1所述的多功能聚合物，其特征在于，所述多肽与所述抗菌低聚物的摩尔比为0.01-30:1。3.根据权利要求1所述的多功能聚合物，其特征在于，式Ⅳ所示的多肽为生物活性多肽、人工合成多肽或其混合物。4.权利要求1-3任一项所述的多功能聚合物的制备方法，其特征在于，所述抗菌低聚物和所述多肽在缩合剂和惰性气体的存在下反应，得多功能聚合物。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述缩合剂为N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茂兰，曾国明，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川,51