一种具有抗菌和抗病毒功能的水溶性共轭聚合物及其制备与应用制造技术

本发明专利技术提供一种具有抗菌、抗病毒功能的水溶性共轭聚合物及其制备与应用。以水溶性聚噻吩为主要组分，通过将形成所述水溶性聚噻吩的单体与其他受体单元共聚而成；形成所述水溶性聚噻吩的单体至少包括下述结构式所示的单体：

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗菌和抗病毒功能的水溶性共轭聚合物及其制备与应用
本专利技术属于生物
，具体涉及一种具有抗菌、抗病毒功能的水溶性共轭聚合物及其制备与应用，更具体地涉及一种可以避免细菌以及病毒耐药性的光功能高分子及其制备方法与应用。
技术介绍
细菌的耐药性以及病毒的抗药性已经成为了临床治疗的难题，造成了巨大的经济损失以及社会负担。由于抗生素的滥用以及病毒自身变异性强的特点，新型的可以有效避免细菌以及病毒耐药性的治疗方式已经成为了医学、生物学等领域的研究热点。光动力治疗和光热治疗的方法是针对细菌或者病毒的抗药性的一种非常有效的治疗方式，该方法通过光化学反应产生生物分子毒性物质(如活性氧或者热量)，从而可以高效的杀伤病毒或者细菌并且不会导致其产生耐药性从而达到对精准的、耐突变性的杀伤的目的。由于光动力治疗方法是通过外界光源进行控制的，因而采用光化学治疗方法具有计量可控，区域可控，生物毒性小以及副作用低等特点。有机共轭分子作为光动力治疗的光敏试剂，具有优异的光学稳定性，同时克服了传统无机光热试剂稳定性、生物相容性差的缺点，近年来在生物成像、肿瘤的光动力治疗、光热治疗及联合治疗等领域得到广泛关注。有必要研究可以无视病毒变异特性、持续有效的抗菌或者抗病毒的方法，从而在医学、防护等领域得到应用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于公开一种同时具有抗菌、抗病毒功能的水溶性共轭聚合物。该聚合物可以高效地对细菌或病毒进行杀伤，同时能够有效地避免抗菌、抗病毒治疗过程中产生耐药性。本专利技术所提供的具有抗菌、抗病毒功能的水溶性共轭聚合物，以水溶性聚噻吩为主要组分，通过将形成所述水溶性聚噻吩的单体与其他受体单元共聚而成；所述水溶性共轭聚合物中，以摩尔百分含量计，形成所述水溶性聚噻吩的单体占85～100％，其他受体单元占0～15％(端点值0不可取)；形成所述水溶性聚噻吩的单体以噻吩为母体，其侧链含有水溶性基团，具体地，形成所述水溶性聚噻吩的单体至少包括下述结构式所示的单体：其中，X-可为F-、Cl-、Br-、OH、SO4-、NO2-等阴离子基团；n为2-12的整数，具体可为3，R可为C1-C6的烷基，具体可为甲基；其他受体单元具体可为吡咯并吡咯二酮结构单元。具体地，所述水溶性共轭聚合物由95％的形成所述水溶性聚噻吩的单体与5％的吡咯并吡咯二酮结构单元共聚合成；更具体地，所述水溶性共轭聚合物由各噻吩单元通过2,5位相连，然后与吡咯并吡咯二酮结构相连，组成共轭主链，同时侧链含有水溶性基团，其结构式如式I所示：式I中，m1+m2+m3+m4＝1-40；m1＝0-20；m2＝0-20；m3＝1-20；m4＝1-5，并且m4/(m1+m2+m3+m4)不高于5％；具体地，所述式I所示水溶性共轭聚合物的结构式如下所示：m1+m3+m4＝1-40；m1＝1-20；m3＝1-20；m4＝1-5，并且m4/(m1+m3+m4)不高于5％；上述式I所示水溶性共轭聚合物通过如下方法制备得到：将各单体通过氧化偶联反应进行聚合，即得。具体地，上述式I所示水溶性共轭聚合物通过包括如下步骤的方法制备得到：在反应瓶中依次加入10mL氯仿,无水三氯化铁(325mg,2mmol)，按照比例然后滴加不同单体使其量的和为1mmol，室温下反应24-72小时；使用甲醇猝灭反应并且离心，甲醇/氯仿(1:1)洗涤，然后加入氯化四丁基铵，生成黑色沉淀；将沉淀过滤后使用甲醇溶解，旋干，洗涤，利用截留分子量为3500Da的透析袋透析2天；减压除去溶剂后真空干燥得到固体。上述水溶性共轭聚合物在制备具有抗菌、抗病毒功能的产品中的应用也属于本专利技术的保护范围。所述应用中，所述共轭聚合物通过溶液状态或薄膜状态在外界光源光照射下产生活性氧或者光热效应实现抗菌、抗病毒功能；所述菌具体可为大肠杆菌；所述病毒具体可为EV71病毒、流感病毒和2019-nCoV病毒。所述具有抗菌、抗病毒功能的水溶性共轭聚合物的溶液通过如下方法进行制备：将水溶性共轭聚合物溶于水溶液中，超声，即可；其中，所述水溶性共轭聚合物的浓度可为0.1mg/mL～10mg/mL。具有抗菌、抗病毒功能的水溶性共轭聚合物的薄膜通过如下方法进行制备：通过超声分散将水溶性共轭聚合物分散于水中，然后采用涂覆法或浸泡法组装在基膜上，之后将基膜置于真空干燥箱中干燥，即可；所述水溶性共轭聚合物的浓度可为0.1mg/mL～10mg/mL；所述干燥的条件为：在真空度小于500Pa的条件下，20-70℃干燥12-72小时；所述基膜可为无纺布；所述浸泡法包括以下步骤：将基膜浸泡在水溶性共轭聚合物的水溶液中，浸泡1-12小时后，使用抽滤的方式将目标化合物负载在基膜上；所述涂覆法包括以下步骤：将水溶性共轭聚合物溶液涂到基膜表面，涂覆次数为1-20次，使目标化合物负载在基膜上。所述光源为波长含有400nm-900nm的连续光源或者波长处于400nm-900nm区域的单一波长的光源。本专利技术的实质性特点为：本专利技术中共轭聚合物由多个噻吩单元共聚而成，其较强的共轭效应使得其有极强的光响应能力，而在侧链中引入亲水性侧链可以有效的调节其聚集行为，从而提高单线态氧产生的量子效率。水溶性共轭聚合物与细菌、真菌和病毒等表面有较强结合能力，因而能够作为光敏材料在白光照射下产生单线态氧达到对其进行杀伤的目的。这种杀伤效果与抗生素相比，不容易诱导耐药性，是一种高效优良的抗菌、抗病毒方法。同时，在共轭骨架中引入吡咯并吡咯二酮结构可以利用共轭单元之间的给受体相互作用对能级进行调节，从而赋予其对不同波长的光的响应能力，同时也具备一定程度的光热转换能力。本专利技术的有益效果为：本专利技术得到的抗菌、抗病毒的水溶性共轭聚合物，与传统的抗菌、抗病毒药物相比，具有高效、使用时间长等特点。本专利技术中共轭聚合物在光照条件下具有较好的抗菌、抗病毒效果，同时，本专利技术中共轭聚合物抗菌不容易产生耐药性，且开发周期相对于抗菌、抗病毒药物短，因而可以高效的应用于临床抗菌、抗病毒治疗当中。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的水溶性共轭聚合物用于杀灭大肠杆菌实验结果。图2为本专利技术实施例3中水溶性共轭聚合物材料对EV71病毒杀灭的效果。图3为本专利技术实施例4中水溶性共轭聚合物材料对流感病毒抑制作用研究结果。图4为本专利技术实施例5中水溶性共轭聚合物材料对2019-nCoV病毒抑制作用研究结果。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行说明，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、生物材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中所使用的单体M1，结构式如下：参照文献SyntheticCommunications,1996,26(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水溶性共轭聚合物，以水溶性聚噻吩为主要组分，通过将形成所述水溶性聚噻吩的单体与其他受体单元进行共聚而成；/n所述水溶性共轭聚合物中，以摩尔百分含量计，形成所述水溶性聚噻吩的单体占85～100％，其他受体单元占0～15％；/n形成所述水溶性聚噻吩的单体以噻吩为母体，其侧链含有水溶性基团。/n

【技术特征摘要】
1.一种水溶性共轭聚合物，以水溶性聚噻吩为主要组分，通过将形成所述水溶性聚噻吩的单体与其他受体单元进行共聚而成；
所述水溶性共轭聚合物中，以摩尔百分含量计，形成所述水溶性聚噻吩的单体占85～100％，其他受体单元占0～15％；
形成所述水溶性聚噻吩的单体以噻吩为母体，其侧链含有水溶性基团。


2.根据权利要求1所述的水溶性共轭聚合物，其特征在于：形成所述水溶性聚噻吩的单体至少包括下述结构式所示的单体：



其中，X-为F-、Cl-、Br-、OH、SO4-、NO2-中任一种；
n为2-12的整数，R为C1-C6的烷基。


3.根据权利要求1或2所述的水溶性共轭聚合物，其特征在于：其他受体单元为吡咯并吡咯二酮结构单元。


4.根据权利要求3所述的水溶性共轭聚合物，其特征在于：所述水溶性共轭聚合物由各噻吩单元通过2,5位相连，然后与吡咯并吡咯二酮结构相连，组成共轭主链，同时侧链含有水溶性基团，其结构式...

【专利技术属性】
技术研发人员：展永，邢成芬，高冬，齐俊杰，安海龙，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12