[发明专利]一种提升抗菌功效的高分子抗菌剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种提升抗菌功效的高分子抗菌剂的制备方法，结合有机化学中的高效反应来制备甲基丙烯酸酯基单体或丙烯酸酯基单体，其中小分子单体包含了具有氢键相互作用的氨基甲酸酯基元、具有抗菌活性的叔胺基元、细菌微环境响应性基元。本发明赋予了普通材料的抗菌性能，氢键相互作用基元的存在拓展了高分子抗菌剂的应用范围。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，具体是一种提升抗菌功效的高分子抗菌剂的制备方法。

背景技术

细菌是非常古老的生物，生物的主要类群之一，也是所有生物中数量最多的一类。细菌无处不在，只要是有生命的地方，通常就会有细菌的存在。它们存在于人类呼吸的空气中，喝的水中，吃的食物中。细菌可以被气流从一个地方带到另一个地方。人体是大量细菌的栖息地；可以在皮肤表面、肠道、口腔、鼻子和其他身体部位找到。

然而，细菌是人类的重要致病源头，它的广泛存在无时不刻地侵扰着人们的生活，它们的繁殖以及变异也威胁着人类的健康。细菌对传统抗生素的耐药性的出现与传播，已对全球医学安全产生威胁。在日常生活中，人们不可避免地接触到形形色色的材料，都成为了细菌繁殖、传播的场所；诸如各种日用品、包装、电器以及公用设施等。科学的发展以及人类生活水平的提高，使人类的健康意识正在不断加强，抗菌材料的应用也逐渐引起人们的重视。为了防止细菌传播，许多具有抑菌和杀菌性能的功能材料应运而生，抗菌材料可以有效提高人们健康水平，造福人类。现有抗菌剂大概分为三大类：有机抗菌剂、无机抗菌剂以及天然抗菌剂。然而，有机抗菌剂耐热性较差且因为其固有的良好水溶性，使得其容易被洗除；诸如纳米银的无机抗菌剂为释放型抗菌机制，其稳定性较差且容易聚集从而限制了其抗菌应用。而广泛存在于多种细胞有机体的自身免疫系统的天然抗菌肽以其优良的抗菌性能，成为了抗菌剂中的翘楚。因此，广泛存在于多种细胞有机体的自身免疫系统的天然抗菌肽成为抗菌材料争相模仿的对象。

天然抗菌肽，使生物体内经诱导从而产生一系列具有抗菌活性的碱性多肽物质，这类在多细胞有机体种广泛存在的自身免疫系统的天然抗菌肽，不仅具有广谱抗菌性且对耐药性细菌同样有抗菌作用。国内外研究表明，一般情况下，天然抗菌肽通过进攻细菌的细胞质膜的机理产生抗菌活性。相比于抑制细菌代谢而言，细菌针对进攻细胞质膜的作用机制更难以产生抗药性。大多数天然抗菌肽是兼具正电性以及两亲性的天然高分子，这一特性对于它们的抗菌活性至关重要。正电性，使得天然抗菌肽通过静电络合作用结合到带负电的细菌细胞膜表面；两亲性，赋予了天然抗菌肽的疏水基团促进后续的抗菌活性的膜破损和穿透能力。

然而，天然抗菌肽的难提取以及难分离等问题大大限制了其在抗菌材料上的应用。因此，有大量文献报道，诸如聚-N-取代赖氨酸、聚-N-取代天冬氨酸、寡聚物及高分子等基于聚阳离子的仿天然抗菌肽，具有与天然抗菌肽同样的抗菌活性。截至目前，部分合成的仿抗菌肽和类抗菌肽已经作为抗菌剂或代谢调制剂进入临床试验阶段。但是，这些仿抗菌肽和类抗菌肽却因其固有的高水溶性，使得其自身很容易被水冲洗掉从而难以保持长效抗菌的功能。此外，高水溶性也限制了其与普通材料的亲和力，很难与一些诸如聚氨酯、聚酰胺等最为广泛运用的高分子材料共混或者形成有效抗菌涂层。

另一方面，这些仿抗菌肽和类抗菌肽却因其固有的高水溶性，使得其在水存在的情况下能够大量溶解，从而产生很强的细胞毒性。因此，其生物相容性也限制了其在抗菌材料领域的应用

因此，如何在增强高分子抗菌剂的材料亲和力和生物相容性，同时保证材料抗菌活性的情况下，实现高分子抗菌剂的可控释放乃至响应性释放依然是一个严重的挑战和亟待解决的问题。设计这样的最优化的抗菌剂体系需要引入新的基元并应用简明且有效的化学结构设计。。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种提升抗菌功效的高分子抗菌剂的制备方法，在高分子抗菌剂上引入含有氢键的基元，并通过调节正电性叔胺基元上的烷基链的长度，来提升聚合物的抗菌性、应用范围以及生物相容性，实现了对高分子抗菌剂的抗菌功效的提升。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：