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植入材料在临床应用过程中引起的细菌感染已经成为亟待解决的问题。抗菌表面的构建是解决该问题的有效方法。传统的负载金属离子和抗生素的抗菌表面存在明显的缺陷,如细胞毒性和加剧细菌耐药性问题等。因此,制备新型抗菌剂,并将其用于构建抗菌表面已成为本领域研究重点。仿抗菌肽的抗菌剂具有优异的抗菌性能、良好的稳定性和避免耐药性产生的优点,受到了科员人员的广泛关注。本研究首先设计合成一系列新型高效低毒的仿抗菌肽类抗菌剂,然后将优选的抗菌剂用于构建植入材料抗菌表面。本论文主要工作如下:(1)以山竹提取物—α-倒捻子素为母核,设计合成了一系列仿抗菌肽的氧杂蒽酮类抗菌剂,并进行抗菌、溶血活性评估和构效关系研究。最终筛选得到候选广谱抗菌剂M3。(2)通过全合成方法设计合成了一系列仿抗菌肽的氧杂蒽酮类抗菌剂。首先由间苯三酚和2,4,6-三羟基苯甲酸形成氧杂蒽酮骨架,然后分别引入疏水性脂肪链和亲水性阳离子基团,形成两亲性结构,然后进行抗菌、溶血活性评估和构效关系研究。最终筛选得到候选抗菌剂X6和X18。(3)以脱水淫羊藿素为母核,设计合成了一系列仿抗菌肽的黄酮类抗菌剂,并进行抗菌、溶血活性评估和构效关系研究。最终筛选得到候选抗菌剂F6。(4)对候选抗菌剂M3、X6、X18和F6进行了深入研究,其生物活性和作用机制总结如下:M3对革兰氏阳性菌(MIC=0.78-3.13μg/mL)和阴性菌(MIC=1.56-6.25μg/m L)显示出优异和广谱的抗菌活性。X6、X18和F6对革兰氏阳性菌表现出优异的抗菌活性(MIC=0.78-3.13μg/m L)。M3、X6、X18和F6通过直接破坏细菌膜,从而快速地杀死细菌,具有杀菌速率快、溶血活性低、细胞毒性低、膜选择性高和避免耐药性产生等优点。此外,M3、X6和F6均在MRSA感染导致的小鼠角膜炎模型中仍保持优异的抗菌功效。(5)为了保持优选出的X18的空间构型和抗菌性能,并引入叠氮反应基团,将X18其中一个精氨酸基团替换为含叠氮基的PEG(8)链制得X28。通过点击化学和硅烷偶联剂,把X28成功接枝到硅表面上,从而构建抗菌表面Si-X28。Si-X28对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出优异的抗菌活性,通过破坏细菌膜而快速杀死细菌,而且具有良好的生物相容性。综上所述,本论文成功设计合成了一系列膜活性的基于氧杂蒽酮或黄酮的抗菌剂,解决α-倒捻子素和脱水淫羊藿素作为抗菌剂所存在的缺陷,同时为构建抗菌表面提供最关键的因素—理想的负载抗菌剂。优选出的氧杂蒽酮类抗菌剂通过化学接枝固定到硅表面,成功构建了高效低毒的抗菌表面,为解决植入材料的感染问题提供了新的思路。