[发明专利]一种光催化介导一氧化氮释放聚合物、其制备方法及其抗生物被膜应用

说明书

本发明提供了一种光催化介导一氧化氮释放聚合物、其制备方法及其抗生物被膜应用。所述光催化介导一氧化氮释放聚合物由PEG大分子链转移剂、一氧化氮供体分子单体和酞菁光敏剂分子单体聚合得到，所述一氧化氮供体分子单体的结构式如式A所示。本发明通过将一氧化氮供体分子单体和酞菁光敏剂分子单体通过可逆加成‑断裂链转移聚合方式制备得到聚合物，使得制备的聚合物可以600～800nm的长波长范围内，于30～50mW/cmsupgt;2/supgt;的光照强度下，实现NO的可控释放。结果表明，所述聚合物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌有良好的杀灭作用，并可以有效的分散常见病菌形成的生物膜。

技术领域

本发明涉及一氧化氮供体化合物技术领域，具体涉及一种光催化介导一氧化氮释放聚合物、其制备方法及其抗生物被膜应用。

背景技术

近些年来，细菌的耐药现象越来越普遍，这固然与滥用抗生素使得细菌变异加快有关，但也与细菌生物膜类感染密切相关。生物膜是指细菌黏附于接触表面，分泌多糖基质、纤维蛋白或脂质蛋白等，将其自身包绕，形成细胞外聚合物(EPS)包裹的多细胞群落，既会阻碍免疫反应，又会大大降低抗生素疗效。与浮游细菌相比，生物膜对抗生素的耐药性明显更高。通常，EPS基质与抗生素相互作用，并阻碍药物的扩散、渗透和活性。因此，基于生物膜的细菌可能需要高达1000倍的抗生素剂量才能引起抑制或杀死。

气体治疗作为一个新兴领域，已经吸引了越来越多的关注。其中，在所有的气体信号分子中，一氧化氮(NO)是应用最为广泛的气体递质，在血管舒张、伤口修复、免疫反应、抗肿瘤、抗菌和抗氧化等领域展现了多重作用。作为一种抗菌剂，NO具有广谱活性，可与内源性细菌呼吸过程的超氧化物反应，形成过氧亚硝酸盐(ONOO^-)，引发氧化性DNA损伤和脂质过氧化。根据NO的多机制抗菌活性，尚未观察到或报道细菌对NO的耐药性。另外，NO作为杀菌剂已被证明对多种革兰氏阴性菌(例如铜绿假单胞菌、大肠杆菌)和革兰氏阳性(例如金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌)细菌菌株以及耐药细菌(例如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA))有效。除了显示出对浮游细菌的抗菌活性外，NO也被证明以剂量依赖性方式对生物膜有效。在一项早期研究中，NO被证明可以在24h内分散成熟的铜绿假单胞菌生物膜，最终引发细菌的分离。还有报道指出，使用更高浓度的NO能完全根除生物膜。

然而，在临床试验中直接使用NO气体并不方便，因此开发了许多可以储存和释放NO的NO供体，包括金属-亚硝基络合物、有机硝酸盐或S-亚硝基硫醇(SNO)等。但上述NO供体存在稳定性差的问题，可能会造成一氧化氮过早泄漏或产生生理毒性。因此，有必要开发一种具有高稳定性的NO供体分子，在外界刺激条件下实现NO的可控释放。

光作为一种外界刺激条件，具有时空可控的优点，通过光触发实现NO的可控释放已经获得了广泛的研究。但目前光响应释放NO的化合物主要包括硝基苯衍生物和N-亚硝胺衍生物，一般需要紫外光进行辐照才能释放NO，且存在渗透低和毒性大的局限性。然而，有研究发现，光敏剂在吸收光的能量后，由激发态回到基态所释放的能量可以转移至受体分子(如NO供体)，实现对NO供体的活化，从而达到对NO的时空可控释放。但目前研究的光敏剂大多含有较多的金属，存在生物毒性且会给生物体代谢造成负担，并且大多光敏剂仍然需要在短波长的光且较高的光照强度下才能实现对NO的可控释放。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光催化介导一氧化氮释放聚合物、其制备方法及其抗生物被膜应用。所述聚合物可以在600～800nm的长波长范围内，于30～50mW/cm²的光照强度下，实现NO的可控释放，对生物膜具有优异的分散作用。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种光催化介导一氧化氮释放聚合物，由PEG大分子链转移剂、一氧化氮供体分子单体和酞菁光敏剂分子单体聚合得到；

所述一氧化氮供体分子单体的结构式如式A所示：