一种手性超分子水凝胶因子及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种手性超分子水凝胶因子，并给出了具有结构手性的超分子水凝胶的制备方法。首先通过酰化反应和胺酯交换合成手性超分子凝胶因子；随后调控溶剂条件，诱导手性超分子进行规律堆砌，随后通过手性级联放大，最终构筑具有微纳纤维结构的手性超分子水凝胶。本发明专利技术的手性水凝胶具有抗菌功能，手性结构决定了抗菌能力强弱，结构手性比分子手性的抗菌能力更强。且本发明专利技术制备方法简单，操作方便，容易纯化，更具有实际应用价值。更具有实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种手性超分子水凝胶因子及制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物材料领域，具体涉及一种手性超分子水凝胶因子及手性超分子结构的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]20世纪初，抗生素的发现改变了人类健康，使人们能够在将感染风险降到最低的情况下进行外科手术。然而，抗生素的持续过度使用，以及耐药性的迅速蔓延，已使许多抗生素失去活性。因此，亟需能够规避抗生素耐药性的替代策略。
[0003]水凝胶的出现改变了应用抗生素时普遍存在的耐药性现象。这是因为水凝胶具有优越的生物相容性、可调节的机械强度、可编程的抗菌能力、模拟细胞外基质等优势，并为组织再生和伤口愈合提供理想的环境。研究表明，水凝胶的抗菌活性主要通过三种方法实现：1)将无机纳米颗粒掺入水凝胶基质中；2)外部抗生素或抗菌剂与水凝胶共组装；3)水凝胶固有的抗菌能力。第一种方法中，纳米银被广泛地探索。然而，纳米银也存在一些缺陷，如对正常细胞和组织的损伤，以及在器官中沉积。第二种情况涉及到水凝胶与抗生素(如脱氧土霉素、链霉素和青霉素)或其他抗菌药物的共组装，通常会出现水凝胶结构发生改变，由此带来形态和流变性能的改变。这些变化对水凝胶的整体性能具有潜在不利影响。第三类抗菌水凝胶具有固有的抗菌能力，这些水凝胶具有多种优点，包括作为自传递载体、生物相容性、生物可吸收性和生物降解性。尽管如此，复杂的化学合成、纯化过程、和快速酶促降解等障碍仍然是第三类水凝胶面临的重大挑战。
[0004]所以，有必要研究开发替代的第三种抗菌水凝胶。众所周知，手性是普遍存在的生命现象，在许多生物过程中发挥着重要作用，不同手性的药物分子可能会对同一种疾病产生截然不同的治疗效果。在多数研究中，人们往往关注水凝胶本身的抗菌能力，但对手性分子和超分子手性对抗菌活性的影响仍知之甚少。加之超分子具有与其构筑基元完全不同的性质，因此，有必要对手性分子和超分子手性的抗菌活性展开系统研究，这种手性依赖的抗菌概念不仅为理解超分子手性对细菌细胞行为的影响提供了有趣的见解，而且还拓宽和增强了新手性功能纳米结构的开发，使设计和定制具有特殊生物学和医学用途的材料成为可能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种手性超分子水凝胶因子，同时提供了手性水凝胶制备方法是本专利技术的第二专利技术目的，本专利技术的第三专利技术目的在于提供了利用手性超分子水凝胶因子制备的具有抗菌功能手性超分子水凝胶及其制备方法，同时本专利技术还给出了手性超分子水凝胶在抗菌领域的应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种手性超分子水凝胶因子，其结构为Boc
‑
F
D
‑
F
D
‑
NHNH2和Boc
‑
F
L
‑
F
L
‑
NHNH2中的至少一种，所述Boc
‑
F
D
‑
F
D
‑
NHNH2和Boc
‑
F
L
‑
F
L
‑
NHNH2的结构如下：
[0008][0009]所述手性超分子水凝胶因子的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1、将D
‑
苯丙氨酸甲酯盐酸盐(D
‑
Phe
‑
HCl)溶于二氯甲烷(DCM)中，搅拌溶解后，加入三乙胺，随后加入Boc
‑
D
‑
Phe，搅拌溶解后加入1
‑
羟基苯并三氮唑(HOBt)，继续搅拌0
‑
40min后加入1
‑
乙基
‑
3(3
‑
二甲基丙胺)碳二亚胺(EDCI)，反应过夜；
[0011]S2、反应结束后，上述反应液依次经过饱和碳酸氢钠溶液、饱和柠檬酸溶液和饱和氯化钠溶液萃取，收集有机相，经过无水硫酸钠处理后，减压干燥得Boc
‑
F
D
‑
F
D
‑
OMe；
[0012]S3、用甲醇溶解干燥的Boc
‑
F
D
‑
F
D
‑
OMe，加热助溶解后加入水合肼(N2H4)，反应过夜；
[0013]S4、反应液加水形成白色固体，抽滤即得Boc
‑
F
D
‑
F
D
‑
NHNH2；
[0014]将上述D
‑
构型底物替换为L
‑
构型，即得Boc
‑
F
L
‑
F
L
‑
NHNH2。
[0015]步骤S1中，D
‑
Phe
‑
HCl：Boc
‑
D
‑
Phe：HOBt：EDCI的摩尔比为20:20:(21
‑
30):(30
‑
40)；所述D
‑
Phe
‑
HCl、DCM与三乙胺的用量比为0.02mol:(100
‑
200)mL:5mL；过夜时间为(16
‑
18)h。
[0016]步骤S3中，用甲醇溶解时采用油浴加热至75
‑
85℃；反应过夜时间为(8
‑
12)h；所述水合肼的体积浓度不低于80％。
[0017]利用所述的手性超分子水凝胶因子在良溶剂
‑
不良溶剂的诱导下自组装得到的具有抗菌功能的手性超分子水凝胶。
[0018]所述具有抗菌功能手性超分子水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0019]a)取适量手性超分子水凝胶因子，加入乙醇溶解得乙醇储备液；
[0020]b)向步骤a)的乙醇储备液中加水，静置即得稳定的自组装体。
[0021]步骤a)中，所述乙醇储备液中，手性超分子水凝胶因子的浓度为(25
‑
30)mg/mL。
[0022]步骤b)中，乙醇储备液与加入水的用量比例为：100ml：(100
‑
2000)ml。
[0023]本专利技术进一步公开了具有抗菌功能的手性水凝胶在抑制金黄色葡萄球菌增殖中的应用。
[0024]本专利技术中，手性超分子水凝胶首先通过酰化反应和胺酯交换合成手性超分子凝胶因子；随后手性超分子凝胶因子在溶剂诱导下，首先进行规律堆砌随后通过手性级联放大，最终形成具有微纳米纤维结构的手性超分子水凝胶。本专利技术的手性水凝胶是一种具有抗菌功能的手性生物材料，不同的手性结构表现出不同的抗菌效果，结构手性比分子手性的抗菌能力更强。手性超分子水凝胶制备方法操作方便，更具有实际应用价值。且本专利技术解决了现有技术中水凝胶的合成及纯化复杂以及手性结构抗菌能力不明确的问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手性超分子水凝胶因子，其特征在于，其结构为Boc
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F
D
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F
D
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NHNH2和Boc
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F
L
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F
L
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NHNH2中的至少一种；所述Boc
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F
D
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F
D
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NHNH2和Boc
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F
L
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F
L
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NHNH2的结构如下：2.权利要求1所述的手性超分子水凝胶因子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将D
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苯丙氨酸甲酯盐酸盐(D
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Phe
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HCl)溶于二氯甲烷(DCM)中，搅拌溶解后，加入三乙胺，随后加入Boc
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D
‑
Phe，搅拌溶解后加入1
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羟基苯并三氮唑(HOBt)，继续搅拌0
‑
40min后加入(1
‑
乙基
‑
3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺)(EDCI)，反应过夜；S2、反应结束后，上述反应液依次经过饱和碳酸氢钠溶液、饱和柠檬酸溶液和饱和氯化钠溶液萃取，收集有机相，加入无水硫酸钠处理后，减压干燥得Boc
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F
D
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F
D
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OMe；S3、用甲醇溶解干燥的Boc
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OMe，溶解后加入水合肼(N2H4)，反应过夜；S4、反应液加水形成白色固体，抽滤即得Boc
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F
D
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F
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙萌，侯婉莹，宫安东，曹梦媛，郭淋，田雨欣，闫宇航，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：