本發(fā)明屬于生物高分子材料領(lǐng)域，涉及一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法。

背景技術(shù)：

1、傷口感染是影響人類健康的主要疾病之一，目前主要采用抗生素的方式進(jìn)行治療。自從抗生素在八十多年前被使用以來，它們對我們在全球范圍內(nèi)治療細(xì)菌性疾病的能力產(chǎn)生了巨大影響。然而，在過去的幾十年里，只有三類新的抗生素(脂肽、惡唑烷酮和鏈球菌素)進(jìn)入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，由于缺乏新的抗生素，再加上新出現(xiàn)的多重耐藥性問題，需要探索新的抗菌策略來治療這些感染。生物肽在調(diào)節(jié)生命體中的大多數(shù)生物過程中起著關(guān)鍵作用，具有相當(dāng)大的生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工業(yè)重要性。而抗菌肽是大多數(shù)生物體抵抗病原體的天然免疫防御機(jī)制的重要組成部分。據(jù)報(bào)道，抗菌肽具有優(yōu)異的廣譜抗菌和低生物毒性。因此，抗菌肽的發(fā)展為解決傳統(tǒng)抗生素耐藥性問題提供了有效的方向。但是臨床研究發(fā)現(xiàn)，作為候選藥物，抗菌肽還存在各種額外的缺點(diǎn)，包括在鹽和二價(jià)陽離子存在下活性降低，對ph變化敏感以及對蛋白酶和其他血漿成分的敏感性?？咕倪€可能存在藥代動(dòng)力學(xué)不佳問題和高生產(chǎn)成本。因此，盡管有時(shí)考慮使用僅由d-氨基酸組成的肽，因?yàn)樗鼈儗Φ鞍踪|(zhì)水解具有很高的抵抗力，但這種選擇通常會顯著增加產(chǎn)品成本，而目前還沒有公開的藥物動(dòng)力學(xué)證據(jù)表明d-肽的生物利用度得到了提高。因此，使用模擬肽來克服肽固有的限制正在成為提高抗菌肽治療潛力的重要且有前途的方法。

2、水凝膠是具有特征親水結(jié)構(gòu)的聚合物材料，能夠在其?3d?網(wǎng)絡(luò)中儲存大量水和生物流體。水凝膠具有多種仿生特性，例如顯著的柔韌性、柔軟性、溶脹狀態(tài)下的卓越吸收能力、無毒性、生物相容性、生物降解性和可調(diào)機(jī)械性能。憑借這些特性，與其他納米材料（例如納米顆粒、納米纖維、薄膜等）相比，水凝膠在某些特定的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用有不可替代的優(yōu)勢。

3、傳統(tǒng)的溫敏抗菌水凝膠通常使用的抗菌劑為：抗生素銀納米顆粒、抗菌肽和金屬離子等，通過物理或化學(xué)方法摻入到水凝膠中，化學(xué)合成過程效率低下且穩(wěn)定性差，此外，當(dāng)與敷料物理結(jié)合時(shí)，抗菌劑往往會表現(xiàn)出最初的爆發(fā)釋放，進(jìn)而對正常細(xì)胞引起細(xì)胞毒性。使用n-異丙基丙烯酰胺賦予水凝膠溫敏性，n-異丙基丙烯酰胺水凝膠的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：一、溫敏性：?n-異丙基丙烯酰胺水凝膠?在室溫下是親水性的，?但在體溫范圍內(nèi)（?約32°c至37°c）?會發(fā)生可逆的相變，?由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷浴?這種特性使得?n-異丙基丙烯酰胺基多孔水凝膠可以根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)控其吸水性，?為生物活性分子的傳遞提供了溫度響應(yīng)的控制手段。?二、多孔結(jié)構(gòu)：??n-異丙基丙烯酰胺基多孔水凝膠具有較大的比表面積和孔隙容積，?這種多孔結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞的生長和定植。?這種結(jié)構(gòu)特性使得水凝膠在藥物輸送、?組織工程等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。?三、生物相容性：聚?n-異丙基丙烯酰胺是一種合成聚合物，?通過合適的表面改性可以增強(qiáng)其生物相容性，?減少對生物組織的刺激性。?這種生物相容性使得?n-異丙基丙烯酰胺基水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中更加安全可靠等。然而，單獨(dú)使用?n-異丙基丙烯酰胺水凝膠沒有抗菌性能，這限制了其在細(xì)菌感染傷口愈合過程中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對背景技術(shù)中指出的問題，本發(fā)明提供一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，采用化學(xué)交聯(lián)提升水凝膠穩(wěn)定性，同時(shí)使用模擬肽作為抗菌劑，結(jié)合羰基易位策略制備模擬肽與n-異丙基丙烯酰胺交聯(lián)制備水凝膠，水凝膠和惡唑啉作為基材使得該生物材料具有良好的生物相容性。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明公開一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

3、s1.叔丁氧羰基保護(hù)下的惡唑啉模擬肽npx的制備：

4、①叔丁氧羰基甘氨酸和氯乙胺為反應(yīng)物，1h-羥基苯并三唑?yàn)槎嚯谋Ｗo(hù)劑，1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽為縮合劑，三乙胺為阻聚劑，溶于有機(jī)溶劑a中，在常溫下進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過干燥，提純后，獲得中間產(chǎn)物；

5、②將中間產(chǎn)物和氫氧化鈉在氮?dú)饬飨路磻?yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過提純后，獲得npx；

6、s2.?叔丁氧羰基模擬肽聚合物的制備：叔丁氧羰基保護(hù)下的惡唑啉模擬肽npx、氯甲基苯乙烯、碘化鈉為反應(yīng)物，在氮?dú)饬飨氯苡谟袡C(jī)溶劑b中，加熱反應(yīng)后加入聚合終止劑，所得產(chǎn)物經(jīng)過過濾，真空干燥提純后得到共聚物；

7、s3.模擬肽聚合物的制備：s2中的聚合物和三氟乙酸為反應(yīng)物，反應(yīng)混合溶液在室溫下振蕩，在氮?dú)饬飨鲁ト軇┖?，對殘留物進(jìn)行提純，得到模擬肽聚合物；

8、s4.模擬肽水凝膠的制備：n，n′-亞甲基雙丙烯酰胺、模擬肽聚合物和n-異丙基丙烯酰胺為反應(yīng)物，過氧二硫酸銨為引發(fā)劑，n，n，n′，n′四甲基乙二胺為催化劑，在氮?dú)饬飨逻M(jìn)行反應(yīng)，所得的水凝膠經(jīng)過萃取，真空干燥后保存。

9、進(jìn)一步地，所述s1中，叔丁氧羰基甘氨酸、氯乙胺投入的摩爾比為1:1～2；和/或中間產(chǎn)物和氫氧化鈉投入的摩爾比為1:1～2。

10、進(jìn)一步地，所述s1中，在常溫下進(jìn)行反應(yīng)之前，先將叔丁氧羰基甘氨酸、1h-羥基苯并三唑、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、三乙胺在0℃冰水混合物中攪拌20min以上，然后將溫度提升至室溫后加入氯乙胺溶于有機(jī)溶劑a中繼續(xù)攪拌反應(yīng)6h以上。

11、進(jìn)一步地，所述s2中，所述叔丁氧羰基保護(hù)下的惡唑啉模擬肽npx、氯甲基苯乙烯、碘化鈉摩爾比為20～80:1:2；

12、和/或所述s2中加熱反應(yīng)后加入聚合終止劑，加熱溫度為70-90℃，時(shí)間為8h以上。

13、進(jìn)一步地，所述s2中，所述聚合終止劑為氫氧化鉀的甲醇溶液。

14、進(jìn)一步地，所述s3中，反應(yīng)混合溶液在室溫下振蕩，室溫振蕩時(shí)間為2h以上。

15、進(jìn)一步地，所述n，n′-亞甲基雙丙烯酰胺、模擬肽聚合物、n-異丙基丙烯酰胺、過氧二硫酸銨、n，n，n′，n′四甲基乙二胺的摩爾比為0.3:0.1～10:0.1～10:0.1:0.2。

16、進(jìn)一步地，所述s4中，真空干燥的溫度為20-50℃。

17、進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑a和有機(jī)溶劑b均為甲醇、二氯甲烷、乙腈中的任一種。

18、進(jìn)一步地，氮?dú)饬魍l件采用先抽真空再充氮?dú)馊绱朔磸?fù)5～10次，每次3～5min，然后保持氮?dú)饬魍ōh(huán)境。

19、有益效果

20、本發(fā)明克服常用溫敏抗菌水凝膠搭載抗菌劑及抗菌肽的缺點(diǎn)，使用甘氨酸依賴性聚惡唑啉，一種甘氨酸假肽，作為生物肽的合成模擬物提高模擬肽的生物相容性及穩(wěn)定性，同時(shí)與n-異丙基丙烯酰胺進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)提高水凝膠的力學(xué)性能，將水凝膠相變溫度調(diào)節(jié)為人體適合溫度，提高水凝膠生物相容性促進(jìn)傷口的愈合。

技術(shù)特征：

1.一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于，所述s1中，叔丁氧羰基甘氨酸、氯乙胺投入的摩爾比為1:1～2；和/或中間產(chǎn)物和氫氧化鈉投入的摩爾比為1:1～2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于，所述s1中，在常溫下進(jìn)行反應(yīng)之前，先將叔丁氧羰基甘氨酸、1h-羥基苯并三唑、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、三乙胺在0℃冰水混合物中攪拌20min以上，然后將溫度提升至室溫后加入氯乙胺溶于有機(jī)溶劑a中繼續(xù)攪拌反應(yīng)6h以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于，所述s2中，所述叔丁氧羰基保護(hù)下的惡唑啉模擬肽npx、氯甲基苯乙烯、碘化鈉摩爾比為20～80:1:2；

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于，所述s2中，所述聚合終止劑為氫氧化鉀的甲醇溶液。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于，所述s3中，反應(yīng)混合溶液在室溫下振蕩，室溫振蕩時(shí)間為2h以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于，所述n，n′-亞甲基雙丙烯酰胺、模擬肽聚合物、n-異丙基丙烯酰胺、過氧二硫酸銨、n，n，n′，n′四甲基乙二胺的摩爾比為0.3:0.1～10:0.1～10:0.1:0.2。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于：所述s4中，真空干燥的溫度為20-50℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于：所述有機(jī)溶劑a和有機(jī)溶劑b均為甲醇、二氯甲烷、乙腈中的任一種。

10.?根據(jù)權(quán)利要求1至9任一所述的一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，其特征在于，氮?dú)饬魍l件采用先抽真空再充氮?dú)馊绱朔磸?fù)5～10次，每次3～5?min，然后保持氮?dú)饬魍ōh(huán)境。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種溫敏抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，包括：S1.叔丁氧羰基保護(hù)下的惡唑啉模擬肽NPX的制備；S2.叔丁氧羰基模擬肽聚合物的制備；S3.聚合物除去叔丁氧羰基；S4.模擬肽水凝膠的制備。本發(fā)明結(jié)合羰基易位策略和在惡唑啉骨架上引入胺基生物活性基團(tuán)提高生物相容性，通過改變單體數(shù)量及比例來調(diào)控模擬肽的長度，從而在宏觀上調(diào)控水凝膠抗菌及細(xì)胞毒性的大小，同時(shí)引入N?異丙基丙烯酰胺，使其具有溫敏性。生物相容性好，可以持久性的抑制細(xì)菌對傷口的影響。解決了臨床上使用的生物肽蛋白水解穩(wěn)定性低、合成耗時(shí)、難以大規(guī)模制備等缺點(diǎn)。此外，以模擬肽作為抗菌劑保證了抗菌的持續(xù)有效性，同時(shí)減輕了細(xì)菌的耐藥性，適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：徐凡,王翎任,丁師杰,張禹龍,李欣芋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：淮陰工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19