一种共聚物及其修饰物、制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及一种共聚物及其修饰物、制备方法、应用。一种共聚物由响应型双羟基单体、双羟基叔胺单体和双异氰酸酯单体聚合，且用一端具有氨基或羟基的聚乙二醇封端而得到；所述响应型双羟基单体具有可响应还原条件或酸性条件发生断裂的化学键，两端有

【技术实现步骤摘要】
一种共聚物及其修饰物、制备方法、应用


[0001]本申请涉及抗菌材料领域，具体涉及一种共聚物及其修饰物、制备方法、应用。

技术介绍

[0002]有害微生物的侵袭是造成生物安全问题的主要原因之一，目前人类普遍使用抗生素来应对细菌感染。抗生素存在全球范围内滥用情况，由于抗生素的滥用，获得了新的耐药机制的耐药病原体的出现和传播，导致了细菌对抗菌药物的耐药性，这持续削弱我们治疗常见感染的能力。尤其令人担忧的是，多重耐药菌和泛耐药菌在全球快速传播，可能导致一些感染无法用抗生素等现有抗微生物药物治疗，这需要我们研发不易诱发细菌耐药的抗菌肽类似物。
[0003]生物医用高分子泛指一切应用于诊断、治疗和器官修复与再生等生物医学领域的高分子材料，其应用有助于延长患者寿命、改善人体健康、提高人类生活质量。它是高分子科学的重要组成部分，是与材料、电子、机械、生物和医学等多学科高度交叉的研究领域。其中阳离子高分子相对分子量较大，电荷密度大，更易与表面带有负电荷的细菌接触，抗菌功能位点相对密集，因此有着更高的抗菌强度。这类抗菌剂主要包括季铵盐类聚合物、季鏻盐类聚合物、胍类聚合物和卤胺类聚合物等。这些聚合物具有稳定的化学结构，在生物体内难以降解代谢，可能产生毒性，从而阻碍了抗菌纳米药物在临床上的进一步发展和应用。
[0004]由于阳离子抗菌聚合物存在上述不足，本领域一直致力于寻找可以在细菌微环境降解的低毒性有机聚合物，以进一步提高阳离子抗菌聚合物的抗菌效果，减少对正常细胞的侵害。
[0005]为此，提出本专利技术。/>
技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供了一种共聚物及其修饰物、制备方法、应用，解决了现有抗菌聚合物在体内难以降解的问题，而且其对细菌生长的还原型、酸性微环境高度敏感响应，抗菌效果更优异。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案。
[0008]本专利技术的第一方面提供了一种共聚物，其由响应型双羟基单体、双羟基叔胺单体和双异氰酸酯单体聚合，且用一端具有氨基或羟基的聚乙二醇封端而得到；
[0009]所述响应型双羟基单体具有可响应还原条件或酸性条件发生断裂的化学键，两端有
‑
OH基团；
[0010]所述双羟基叔胺单体含有一个或以上的叔胺基团，两端有
‑
OH基团；
[0011]所述的双异氰酸酯单体在两端有异氰酸酯基团。
[0012]上述共聚物由特定结构的三个单体共聚而成，并且经具有氨基或羟基的聚乙二醇封端，因而具有特定的结构特点，该结构特点可以使其经卤代烷的季胺化修饰后达到体内降解性能好、抗菌性能好的效果。
[0013]具体地，上述共聚物的季胺化修饰物的抗菌和体内降解机理主要是：
[0014]该共聚物可在水溶液中形成表面带正电的共聚物胶束，吸附在表面带负电的细菌上，随后共聚物上的疏水部分与细菌膜融合，破坏细菌细胞膜，使胞内容物流出从而杀死细菌。而细菌生长的微环境中含有大量的谷胱甘肽，可以进攻共聚物主链中的硫族元素，使二硫键、二硒键等断裂，使共聚物降解为易被代谢的片段；同样的，在细菌微环境的酸性条件下，共聚物主链中的缩醛键会断裂，使共聚物降解。
[0015]进一步地，所述响应型双羟基单体和所述双羟基叔胺单体的摩尔数之和，与所述双异氰酸酯单体的摩尔数之比为1～1.2:1～1.2，包括但不限于1:1，1:1.1，1:1.2，1.2:1.1，1.2:1，1.1:1.2等。
[0016]进一步地，所述响应型双羟基单体与所述双羟基叔胺单体的摩尔数之比为1：1～4，包括但不限于1:1，1:1.1，1:1.3，1:1.5，1:1.7，1:2，1:2.3，1:2.5，1:3，1:3.3，1:3.5，1:4等。
[0017]进一步地，所述发生断裂的化学键为二硫键、二硒键、缩醛中的一种或几种。
[0018]进一步地，所述响应型双羟基单体选自以下化合物中的一种或几种：
[0019][0020][0021]进一步地，所述双羟基叔胺单体选自以下化合物的一种或几种：
[0022][0023]进一步地，所述双异氰酸酯单体选自以下化合物中的一种或两种：
[0024][0025][0026]进一步地，所述一端具有氨基或羟基的聚乙二醇为一端具有氨基或羟基，另一端具有甲基的聚乙二醇；优选为具有羟基的聚乙二醇，更优选为mPEG5000
‑
OH。
[0027]进一步地，所述共聚物为以下中的一种：
[0028][0029]以上各分子式中的x和y独立的选自以下比例:x与y的摩尔比值为0.5～0.8：0.2～0.5，包括但不限于0.5：0.2，0.5：0.3，0.5：0.4，0.5：0.5，0.6：0.2，0.6：0.3，0.6：0.4，0.6：0.5，0.7：0.2，0.7：0.3，0.7：0.4，0.7：0.5，0.8：0.2，0.8：0.3，0.8：0.4，0.8：0.5等，其中优选为0.8：0.2。另外，需要注意的是，本文中分子式中的“r”代表random，表示该聚合物为无规共聚物。
[0030]本专利技术的第二方面提供了上述共聚物的制备方法，其包括：
[0031]使所述响应型双羟基单体、双羟基叔胺单体和双异氰酸酯单体于有机溶剂中进行聚合反应，然后用一端具有氨基或羟基的聚乙二醇进行封端反应。
[0032]有机溶剂指利于三个单体溶解，能利于反应进行的溶剂，包括但不限于二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)，选溶剂为DMF。
[0033]本专利技术的第三方面提供了一种共聚物的修饰物，其为卤代烷与上文所述的共聚物中的叔胺基团发生烷基化反应而得。
[0034]如上文所述，该共聚物的修饰物在抗菌和体内降解方面显示出优异的性能。进一步地，所述卤代烷为单溴代或单碘代直链烷烃，碳数在1
‑
18个之间，优选为溴丁烷、溴戊烷、溴己烷、溴庚烷、溴辛烷、溴壬烷、溴癸烷、1
‑
溴十一烷或1
‑
溴十二烷。
[0035]进一步地，共聚物的修饰物为以下中的一种：
[0036][0037]以上各分子式中的x和y独立的选自以下比例:x与y的摩尔比值为0.5～0.8：0.2～0.5，优选为0.8：0.2。
[0038]本专利技术的第四方面提供了上文所述的共聚物的修饰物的制备方法，其特征在于，包括：使所述共聚物与卤代烷在有机溶剂中进行烷基化反应。
[0039]烷基化反应通常在有机溶剂中进行，例如二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)。
[0040]本专利技术的第五方面提供了上文所述的共聚物的修饰物的抗菌用途，优选在环境消毒、伤口消毒与皮肤感染的治疗方面的应用。
[0041]在实际应用中，本专利技术对修饰物的使用方法和用量没有特别限制，例如在环境消毒、伤口消毒与皮肤感染等方面可以以溶液的形式使用，例如典型的纳米溶液，共聚物的修饰物能在细菌高谷胱甘肽与低pH值的微环境中降解。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共聚物，其特征在于，其由响应型双羟基单体、双羟基叔胺单体和双异氰酸酯单体聚合，且用一端具有氨基或羟基的聚乙二醇封端而得到；所述响应型双羟基单体具有可响应还原条件或酸性条件发生断裂的化学键，两端有
‑
OH基团；所述双羟基叔胺单体含有一个或以上的叔胺基团，两端有
‑
OH基团；所述的双异氰酸酯单体在两端有异氰酸酯基团。2.如权利要求1所述的共聚物，其特征在于，所述响应型双羟基单体和所述双羟基叔胺单体的摩尔数之和，与所述双异氰酸酯单体的摩尔数之比为1～1.2：1～1.2；所述响应型双羟基单体与所述双羟基叔胺单体的摩尔数之比为1：1～4。3.如权利要求1所述的共聚物，其特征在于，所述发生断裂的化学键为二硫键、二硒键、缩醛中的一种或几种。4.如权利要求1所述的共聚物，其特征在于，所述响应型双羟基单体选自以下化合物中的一种或几种：的一种或几种：5.如权利要求1所述的共聚物，其特征在于，所述双羟基叔胺单体选自以下化合物的一种或几种：
6.如权利要求1所述的共聚物，其特征在于，所述双异氰酸酯单体选自以下化合物中的一种或两种：一种或两种：7.如权利要求1所述的共聚物，其特征在于，所述一端具有氨基或羟基的聚乙二醇为一端具有氨基或羟基，另一端具有甲基的聚乙二醇；优选为具有羟基的聚乙二醇，更优选为mPEG5000
‑
OH。8.如权利要求1所述的共聚物，其特征在于，所述共聚物为以下中的一种：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海华，谷文浩，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：