具有温度、氧化双重响应性质的聚多肽的合成以及抗菌性质的研究

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刺激响应聚合物在药物递送、组织工程、生物传感等领域具有重要的理论研究价值和应用前景。由于抗生素的过度使用,世界范围内耐药细菌的不断出现,这些“超级”细菌正威胁着人们的健康和生命,抗菌材料的研究工作再次成为了研究热点。将刺激响应性与抗菌性相结合来构筑智能抗菌材料能避免生物活性材料在环境中的排放,从而降低耐药菌产生的风险,此外这类材料还能降低对正常细胞的毒性。然而,这类智能抗菌材料的研究工作尚处于萌芽阶段,人们对这类材料结构与性质关系的认识尚不明了。本论文重点研究了聚合物侧基结构和拓扑结构等对聚合物响应性和抗菌性的影响。我们通过一系列的反应合成了制备了分子链具有硫醚键的单体(BLG-S-Cl NCA)。然后用正丁胺引发剂引发开环聚合制备了侧链带有硫醚键的聚多肽(PBLG-S-Cl),再通过叠氮化,点击化学以及季铵盐化反应,离子交换反应生成三种不同反离子(Cl-、I-、BF4-)的聚多肽以及侧链带有OEG7的LCST型聚多肽。并且发现其中I-,BF4-以及PBLG-S-OEG7具有氧化与温度双重响应性质。研究表明,PBLG-S-ImI/BF4在PBS中具有可逆的高临界溶解温度(UCST)型的温度响应性质以及氧化响应性质;PBLG-S-ImX在PBS中具有良好的抗菌性和生物相容性,抗菌活性可以通过氧化试剂调节。我们发现I-以及BF4-的TCP都随着聚合物浓度的增大而逐渐升高,而PBLG-S-OEG7的TCP则随着聚合物浓度的增加变化很小。经过氧化后,I-的TCP随着H2O2的浓度的增加而逐渐升高,BF4-则相反。PBLG-S-OEG7的TCP升高了30℃左右。BF4-则是因为生成了亲水性更好的S=O键。而PBLG-S-OEG7则是因为生成了亲水性很好的O=S=O以及S=O键。通过抗菌性质的测试我们得到以下信息:碘反离子与氟硼酸根反离子的MIC值相同大概在0.50.6 mg?mL-1,并且碘反离子的溶血性比氟硼酸根的好,但都是随着聚合物浓度的增大而逐渐增大的。两种反离子的抗菌性在室温以及人体温度下都不会发生改变,不过依然具有良好的抗菌性,并通过加入氧化剂H2O2且不会因为氧化剂的加入而丧失抗菌效果。后续我们通过引入长疏水链聚醚胺2000作为引发剂合成三嵌段聚多肽,经过离子交换生成两种反离子(Cl-、I-),两种不同聚合度(10DP、20DP)共计4种的三嵌段聚多肽离子液体。通过1H NMR、FTIR、GPC以及CD等表征了其结构。通过UV-vis测试了其温度响应性质。研究发现:I-在PBS Buffer中具有UCST的性质,并且通过UV-vis的测试发现其浓度变化范围为0.52.5 mg?mL-1要较之前的均聚聚多肽PBLG-S-ImI的浓度范围底很多。之后我们初步探索了其最小抑菌浓度MIC值,得到了MIC值更小(0.1 mg?mL-1)的聚多肽离子液体。要比均聚型聚多肽的最小抑菌浓度MIC(0.6 mg?mL-1)小很多,这证明我们的实验设计是正确有效的。这进一步的探究了聚多肽结构与性质的关系。也让我们对抗菌聚多肽的研究有了更加深入的了解。
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