【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医用抗菌，具体涉及一种自防御抗菌高分子聚合物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、构建抗菌表面最常用的方法是赋予材料表面杀菌活性，即对表面进行改性或功能化处理，使其具有快速杀死接触到或极为接近表面的细菌的能力。其中，季铵化合物是最常用的表面接触型杀菌剂，目前主要认为季铵化合物的杀菌机理是带正电荷的季铵化合物分子可以很容易通过静电相互作用被带负电荷的细菌细胞膜表面吸引，一旦与细菌细胞膜足够接近时，季铵盐阳离子会与细胞质膜中的ca2+和mg2+发生离子交换。这种离子交换作用可以破坏细菌细胞质膜的离子完整性和细胞内基质的稳定性，从而导致细菌的死亡。此外，疏水性的烷基链也可以通过疏水相互作用嵌入疏水的细菌细胞膜中，引起细胞质膜的扰动和胞内物质的渗漏，导致细菌的死亡。然而，尽管以季铵化合物为代表的表面接触型杀菌剂具有显著的杀菌活性，但是在无细菌感染发生时其依然具备正电荷的杀菌功能，容易导致耐药性以及细胞溶血等安全性问题。因此，对于理想的抗菌表面，其杀菌功能和抑菌功能应该能够发生“响应性”的转换，即表面“按需抗菌”，在一种状态下只发挥一种功能，避免相互干扰，从而避免耐药性等安全风险。
2、中国专利(cn202011513717.8)文献公开一种具有酸敏感的抗菌涂层及其制备方法和用途，该专利针对传统合成涂层的抗菌活性难以长期保持，需要发挥作用时或已失效，无法实现按需抗菌的问题。基于此提出了一种由阴离子单体、阳离子单体聚合而成的阴离子聚合物，ph7.4下带的负电荷较大(约-20mv),这将导致阴离子聚合物抗菌涂层表面极易
3、1.该专利提供的抗菌涂层采用层层自组装技术构建抗菌膜，利用的是阴、阳离子聚合物自身所带的电荷进行静电组装，而组装过程严格受到组装聚合物的溶液ph/离子强度影响(technology-driven layer-by-layer assembly of nanofilms,science 348(2015)aaa2491)，在多层组装过程中如何控制这种多因素对每一层组装层的影响程度保持一致，在自组装构建膜层领域是一个巨大的挑战，因此该专利提出的方法并不适合于工业生产领域。
4、2.该专利提供的抗菌涂层采用层层自组装技术构建抗菌膜，层与层之间的作用力仅为范德华力，而非共价键连接，考虑到实际应用场景多为体内组织生理环境下，存在水、盐和蛋白等，并且存在物理作用力，因此对该抗菌涂层的稳定性和抗菌持久性考量还不足。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种自防御抗菌高分子聚合物及其制备方法和应用。本专利技术通过聚合物主体结构、侧链长度、单体共聚比例等结构调控构建并筛选获得具有内源刺激顺序响应性能的抗菌高分子聚合物，明确其构效关系，为开发出一类能够提升生物材料表面抗菌长效性与降低耐药性的高分子抗菌剂提供新方向。本专利技术提供的自防御抗菌高分子聚合物具备酸响应性与接触性抗菌功效，对革兰氏阴性细菌——大肠杆菌以及革兰氏阳性细菌——金黄色葡萄球菌都有较好的抑制杀灭作用。
2、本专利技术提供的自防御抗菌高分子聚合物，为无规共聚物，其结构式如式(ⅰ)所示：
3、
4、式(ⅰ)中x＝0.4-0.6，分子量mw＝5500-11000(优选6000-10000，再优选7000-9500，更优选7200-9000)，分子量分布系数pdi≤3(例如1.5～3，或者1.8～2.8)。本专利技术的这种两性离子聚合物ph7.4下带很小的正电荷或几乎不带任何电荷，能够保持抗菌表面清洁，持续抗菌。
5、本专利技术还提供了上述自防御抗菌高分子聚合物的制备方法，包括如下步骤：
6、
7、传统的液相自由基聚合技术中，自由基聚合的链增长活性中心为自由基，具有强烈的双基终止即偶合终止或歧化终止倾向，因此该条件下的聚合反应是不可控的。国内公开发表的中文文献中,已见含有季铵盐型阳离子聚合物和ph敏感疏水段的两亲性阳离子三嵌段共聚物；或以甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-氨基乙基酯等为主要原料,通过自由基聚合的方法,合成两性离子无规共聚物；或通过自由基聚合合成水溶性聚丙烯酸-co-聚全氟癸基丙烯酸乙酯无规共聚物；或季铵化聚甲基丙烯酸n,n-二甲氨基乙酯作为抗菌剂单体,通过表面引发原子转移自由基聚合在聚氨酯(pu)表面形成具有杀菌作用的聚合物刷:以上文献分别涉及含有季铵盐型阳离子聚合物和ph敏感疏水段的两亲性阳离子三嵌段共聚物、以甲基丙烯酸正丁酯为原料，或以季铵化聚甲基丙烯酸n,n-二甲氨基乙酯为单体，通过自由基聚合方法制备的无规共聚物，但均与本专利技术采用液相自由基可控聚合技术，将阳离子单体与ph敏感性单体甲基丙烯酸共聚得到无规共聚物的原料及聚合方式不同。
8、若能使链自由基浓度下降至一定程度，即可维持链增长，又可使链终止减少到相对于链增长速率几乎可忽略不计，这样就可以消除双基终止。因此，本专利技术中在现有技术基础上加入了一定量的链转移剂3-巯基丙酸甲酯(mmp)，并对单体加入比例进行了调控，在加入了链转移剂进行了分子量调控后，高分子分子量分布系数明显下降，分子量分布显著变窄。而作出以上技术性改进的必要性在于聚合后疏水性单体侧链的链长与抗菌聚合物分子量和抗菌性能具有较大联系，因此需要通过加入链转移剂控制聚合物分子量的大小和分布。同时，调控高分子中的阳离子单体和ph敏感性单体比例，使其阳离子电荷密度在酸性条件下能够在抗菌和安全性之间取得平衡。
9、进一步的，化合物是由boc保护上的阳离子单体甲基丙烯酸叔丁氧羰基氨基乙酯和ph敏感性单体甲基丙烯酸(maa)于有机溶剂中，在引发剂aibn和链转移剂作用下进行充分的自由基聚合反应获得。本专利技术体系下的液相自由基引发聚合反应具有一定的可控性，可通过灵活调整单体比例有效调控电荷电性变化，而不仅仅是由负电荷向正电荷的切变功能。
10、更进一步的，链转移剂摩尔量、引发剂aibn摩尔量与单体总摩尔量(boc保护上的阳离子单体甲基丙烯酸叔丁氧羰基氨基乙酯和ph敏感性单体甲基丙烯酸(maa)的总摩尔量)的比值为0.43-0.47:0.076-0.084:4，反应单体(boc保护上的阳离子单体甲基丙烯酸叔丁氧羰基氨基乙酯和ph敏感性单体甲基丙烯酸)中甲基丙烯酸的摩尔占比为40％-60％(优选40-55％，进一步优选45-50％，更优选50％)，温度为50-70℃(优选55-65℃，更优选60℃)。
11、进一步的，为了保证体系中反应物的充分转化，反应时间一般至少为24h。
12、进一步的，自防御抗菌高分子聚合物的制备步骤包括：取化合物溶解于三氟乙酸(tfa)中，在室温下充分搅拌反应，然后减压旋蒸除去三氟乙酸，用无水乙醚洗涤两次，旋蒸除去乙醚，
13、真空干燥，再用少量去离子水溶解，再进行冷冻干燥，得到白色海绵状粉末，即为最终产物自防御抗菌高分子聚合物。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自防御抗菌高分子聚合物，其特征在于：自防御抗菌高分子聚合物是由阴离子单体甲基丙烯酸、阳离子单体甲基丙烯酸叔丁氧羰基氨基乙酯聚合而成的两性离子聚合物，PH7.4下带较低正电荷或几乎不带正电荷，其结构式如式(Ⅰ)所示：
2.根据权利要求1所述的自防御抗菌高分子聚合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的自防御抗菌高分子聚合物的制备方法，其特征在于：化合物是由Boc保护上的阳离子单体甲基丙烯酸叔丁氧羰基氨基乙酯和pH敏感性单体甲基丙烯酸于有机溶剂中，在引发剂AIBN和链转移剂作用下进行自由基聚合反应获得。
4.根据权利要求2所述的自防御抗菌高分子聚合物的制备方法，其特征在于：反应单体中甲基丙烯酸的摩尔占比为45-50％，温度为55-65℃。
5.根据权利要求2所述的自防御抗菌高分子聚合物的制备方法，其特征在于：自防御抗菌高分子聚合物的制备步骤包括：取化合物溶解于三氟乙酸中，在室温下充分搅拌反应，然后减压旋蒸除去三氟乙酸，用无水乙醚洗涤两次，旋蒸除去乙醚，真空干燥，再用少量去离子水溶解，再进行冷冻干燥，得到
6.如权利要求1所述的自防御抗菌高分子聚合物的应用，其特征在于：用作植入人体的医疗器械的抗菌组分。
7.根据权利要求6所述的自防御抗菌高分子聚合物的应用，其特征在于：所述医疗器械为硅橡胶或金属基内植物，自防御抗菌高分子聚合物附着于医疗器械表面，形成抗菌层。
8.一种自防御抗菌医用导管，其特征在于：所述导管表面负载有权利要求1所述的自防御抗菌高分子聚合物形成的自防御抗菌层。
9.如权利要求8所述的抗菌医用导管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种自防御抗菌高分子聚合物，其特征在于：自防御抗菌高分子聚合物是由阴离子单体甲基丙烯酸、阳离子单体甲基丙烯酸叔丁氧羰基氨基乙酯聚合而成的两性离子聚合物，ph7.4下带较低正电荷或几乎不带正电荷，其结构式如式(ⅰ)所示：
2.根据权利要求1所述的自防御抗菌高分子聚合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的自防御抗菌高分子聚合物的制备方法，其特征在于：化合物是由boc保护上的阳离子单体甲基丙烯酸叔丁氧羰基氨基乙酯和ph敏感性单体甲基丙烯酸于有机溶剂中，在引发剂aibn和链转移剂作用下进行自由基聚合反应获得。
4.根据权利要求2所述的自防御抗菌高分子聚合物的制备方法，其特征在于：反应单体中甲基丙烯酸的摩尔占比为45-50％，温度为55-65℃。
5.根据权利要求2所述的自防御抗菌高分子聚合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：臧依桐，蔡思雨，张林，黄思贝，汪熙，
申请(专利权)人：常州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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