一种具有高效广谱抗细菌、真菌功能的营养型支化结构聚多肽制造技术

本发明专利技术涉及一种具有高效广谱抗细菌、真菌功能的营养型支化结构聚多肽。所述营养型支化结构聚多肽是分子量3000

【技术实现步骤摘要】
一种具有高效广谱抗细菌、真菌功能的营养型支化结构聚多肽


[0001]本专利技术属于医用高分子材料领域，涉及一种具有高效广谱抗细菌、真菌功能的营养型支化结构聚多肽。

技术介绍

[0002]微生物感染，尤其是细菌、真菌和支原体感染一直是阻碍人类生存的重要问题。在20世纪初，细菌流行病是全球性的重要死亡原因。相比之下，真菌及支原体感染几乎没有被考虑在内。随着公共卫生和生物医学技术的发展，青霉素及其他许多抗生素药物得到开发，许多细菌感染问题被有效解决甚至终结，但与此同时观察到真菌感染比例急剧上升，对全球人类健康仍是一个重要威胁。目前可用于对抗侵袭性真菌感染的药物数量非常有限，可针对三种不同真菌代谢途径并可在临床中治疗全身性真菌感染的药物分子仅有四类：氟嘧啶及衍生物、多烯类、唑类和棘白菌素。其他药物如吗啉和烯丙胺类分子，由于疗效差或全身给药时易出现严重的不良反应，目前仅用作局部用药。支原体的感染同样不可小视。支原体与细菌不同，没有细胞壁，所以作用于细菌细胞壁的抗生素对其无明显效果，目前常用红霉素和四环霉素进行治疗。
[0003]在长期使用上述抗细菌/真菌/支原体药物后，药物滥用导致了耐药微生物甚至多重耐药微生物的出现，即使不断有抗生素获得批准后投入使用，但相应的，耐药微生物也不断出现，例如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，导致现有抗细菌/真菌药物的广谱抗菌能力大幅下降。目前支原体对红霉素和四环霉素的耐药性最高可达90％。此外，常规抗菌分子还面临其他问题，如水溶性、过敏、用药过量和细胞毒性等。75％乙醇、次氯酸、碘伏等强抗菌剂仅能用于环境、医疗器械、生物体表的灭菌消毒，难以用于生物体内的感染。因此，得到一种低毒甚至无毒、高效广谱以及适用范围广的新型抗菌剂是人们一直追求的目标。
[0004]近年来，可用于生物体的抗菌剂主要分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂。无机抗菌剂包括但不限于银、铜、锌、金及其化合物，多以离子或者纳米颗粒形式存在。这些抗菌剂主要通过破坏膜层、光热、光动力等方式抗菌，具有较强的抗菌效果，但其面临的主要问题是在体内难以降解或代谢，容易在体内富集并导致长期慢性毒性。据报道，无机纳米颗粒可与体内血液中的血清白蛋白发生非特异性吸附，也有报道称银纳米颗粒对细胞内基因产生损伤，尤其是分裂旺盛的细胞。有机抗菌剂包括人工合成的低分子和高分子有机抗菌材料，低分子类主要为季铵盐和酚醇酯类物质，高分子类主要为含有抗菌基团或结构的高分子，如阳离子聚合物、季铵盐聚合物，其优点在于种类多、结构可设计、适用范围广、可放大生产，但缺点是聚合物的碳碳链无法降解，以及降解后产物组分和结构复杂导致难以预测对生物体的毒性。天然抗菌剂主要包括植物来源精油、壳聚糖、儿茶酚等。有别于合成抗菌剂，天然抗菌剂是由人类从自然界中直接提取纯化得到，发现和使用历史悠久，生物相容性良好，但缺点是稳定性差、产量低、抗菌谱窄、抗菌效率低等。因而开发一种兼具上述优点的抗菌剂是目前抗菌物质研究中的一个难点和热点问题。
[0005]抗菌肽是又叫抗微生物肽、多肽抗生素，是指氨基酸数目小于100并且具广谱抗菌性的一类短肽。最早在20世纪80年代，瑞典科学家Boman从惜古比天蚕的蛹淋巴液内分离到第一种抗菌多肽，称之为天蚕素。此后，人类在几乎所有生物中共发现了上千种抗菌肽，是生物体抵抗外来病原体入侵的一道重要防线。
[0006]相较于传统抗菌药物分子，抗菌肽具有大量优点，因而被认为具有巨大的抗菌应用前景。首先，抗菌肽具有高效、广谱抗菌能力，杀灭对象包括革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、寄生虫和支原体等，且几乎无耐药性，少数具有杀灭病毒和肿瘤细胞的作用。其次，大多数抗菌肽在发挥抗菌作用的浓度范围内，对生物体内细胞无毒性或低毒性。第三，相较于免疫球蛋白等大分子生物抗菌制剂，其分子质量小，具有良好的水溶性，在生物体内具有更快的扩散速度，热稳定性更好。同时，其生物合成速度远大于免疫球蛋白。因此，抗菌肽亦被称为“天然的抗生素”，有望克服日益严重的抗生素耐药问题。
[0007]与传统抗生素相比，抗菌肽的作用机理不同。传统抗生素通过抑制或干扰微生物新陈代谢所必需的生命活动或者生物学功能，如阻挠细菌必需蛋白质的合成、细菌细胞壁的合成或者抑制细菌胞内酶的活性来达到杀菌目的，而细菌在突变其中一种相关基因，即可产生对付该种抗生素的能力并代代相传。抗菌肽则主要作用于细菌细胞膜，导致膜的通透性增大，从而杀灭细菌或其他种类的病原体。然而细菌难以通过上述方式，仅改变一种基因达到改变细菌细胞膜的结构的目的，因此，抗菌肽在杀灭病原微生物的同时可以认为其不产生耐药性。其次，抗菌肽对其作用对象具有选择性，只对细菌、真菌和支原体有抗菌作用，对正常的真核生物细胞不起作用。原因在于细菌/真菌/支原体和人类细胞的细胞膜结构不同，人类细胞膜中含有大量的胆固醇，而胆固醇的存在使膜结构更加稳定。此外高等动物存在高度发达的细胞骨架系统，也抵抗了抗菌肽的作用。目前，抗菌肽在农业、医药、食品和化妆品等领域已经有了一定的应用实践并取得了较好的效果。
[0008]在农业领域，抗菌肽出色的抗菌效果使其有望替代抗生素在饲料中的使用，避免了滥用抗生素导致的微生物耐药性，同时其可降解性避免了抗生素在动物体内的蓄积，降低对农产品质量和食用者健康的影响。在食品和化妆品领域，如从乳酸菌中分离的抗菌肽细菌素，可抑制食品和化妆品中的各种病原微生物的生长而作防腐剂。
[0009]然而，目前抗菌肽的大规模制备仍存在一定问题。由于抗菌肽的分子量低，所以直接从动植物组织中提取天然抗菌肽时，分离提纯存在一定的困难，故化学合成和基因工程发酵法成为获得抗菌肽的主要手段。但是化学合成抗菌肽需要保证其序列结构一致，因而大规模合成的成本高；基因工程发酵法是在微生物中直接表达抗菌肽基因，由于抗菌肽易被蛋白酶降解，而且表达产物可能对宿主(细菌)有害，从而影响了基因的高水平表达。如何提高生产效率、降低成本成为抗菌肽大规模应用亟需解决的问题。另一方面，与传统抗生素相比，一些抗菌肽的抗菌活性尚未达到理想强度，通过改造已有抗菌肽序列或设计新型氨基酸序列的抗菌肽是提高其活性的有效途径。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是公开一种具有高效广谱抗细菌、真菌功能的营养型支化结构聚多肽。首先，该支化结构聚多肽完全由赖氨酸构成，无需考虑合成时控制氨基酸序列结构，易于制备、成本较低。其次，与其他化学合成的胍类、季铵盐类聚合物抗菌剂相比，该支化结构
多肽具有良好的生物相容性，包括良好的细胞相容性、组织相容性以及血液相容性。其在低浓度下具有高效的抗菌性能，在0.001％的浓度时(10μg/mL)即可达到90％以上的抗菌率，且可用于体内，对正常组织、血液和细胞无毒性。相比医用酒精、过氧化氢、季铵盐类抗菌剂和其他种类的抗菌肽，该支化结构聚多肽拥有更广的抗菌适用场景，包括体外抗菌、体表皮肤创面抗菌以及体内注射抗菌。其降解产物为天然氨基酸之一的赖氨酸，因而在发挥抗菌功能后，降解为细胞或生物组织必需的氨基酸。该支化多肽可通过物理或者化学方式与其他材料结合，合成、加工成抗菌水凝胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高效广谱抗细菌、真菌功能的营养型支化结构聚多肽，其特征在于，为分子量3000
‑
7000Da且多分散性指数小于1.2的含有L
‑
赖氨酸、D
‑
赖氨酸结构单元的聚合物多肽，其结构式如下：2.根据权利要求1所述的营养型支化结构聚多肽，其特征在于，其可杀灭的细菌种类包括：(1)革兰氏阳性菌及其耐药型变种菌株；(2)革兰氏阴性菌及其耐药型变种菌株。3.根据权利要求1所述的营养型支化结构聚多肽，其特征在于，其可杀灭的真菌种类包括：(1)酵母菌类真菌及其耐药变种菌株；(4)霉菌类真菌及其耐药变种菌株。4.根据权利要求1所述的营养型支化结构聚多肽，其特征在于，其可杀灭支原体及其耐药变种。5.根据权利要求1所述的营养型支化结构聚多肽，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：高长有，曹望北，董晓飞，
申请(专利权)人：浙江大学绍兴研究院，
类型：发明
国别省市：