具有粘附性的陽離子抗菌聚合物的制備及其作用機(jī)制研究.pdf

1、隨著生活水平的逐漸提高，人們的公共衛(wèi)生意識也在不斷增強(qiáng)，而眾多致病性微生物卻嚴(yán)重威脅著人們健康。功能抗菌材料能夠有效地抵御病原體微生物的侵襲與傷害，保障人類健康安全。與小分子抗菌劑相比，高分子抗菌劑具有更加高效、持久的抗菌效應(yīng)，且具有毒性低和易于儲存等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為抗菌材料研究的熱點(diǎn)。同時，由于傳統(tǒng)抗生素的濫用和泛用導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性日趨加劇，而多重耐藥菌引起的感染己成為全球公共衛(wèi)生事業(yè)面臨著的一項(xiàng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，迫切需要研發(fā)一種抗菌性能

2、高且不易產(chǎn)生細(xì)菌耐藥性的新型高分子抗菌材料。
　　陽離子聚合物的抗菌性是基于其正電荷，通過靜電作用粘附于帶負(fù)電的細(xì)菌表面，最終導(dǎo)致細(xì)菌的衰亡。若在陽離子聚合物中引入柔性疏水鏈可增強(qiáng)其脂溶性，使其能夠通過疏水和靜電協(xié)同作用破壞細(xì)菌細(xì)胞膜。由于細(xì)菌等微生物難以改變其自身磷脂雙分子層的胞膜結(jié)構(gòu)，因此，不易對其產(chǎn)生耐藥性。致病菌通過表面的粘附蛋白參與識別并粘附于靶細(xì)胞表面的糖受體，造成宿主細(xì)胞的感染。若引入對細(xì)菌具有特異識別功能的外源性糖

3、分子，能夠阻斷這種粘附，從而起到抗感染的效果，同時還可避免細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生?；诖?，本論文設(shè)計(jì)、合成了兩種新型的粘附性陽離子高分子抗菌材料，用于細(xì)菌感染的治療，主要研究內(nèi)容如下:
　　一、基于ε-聚賴氨酸改性的兩親性聚合物的制備及其抗菌機(jī)制研究
　　為了調(diào)控ε-聚賴氨酸(EPL)與細(xì)菌之間相互作用，我們通過親核取代反應(yīng)制備了一系列具有不同取代基（乙基、丁基、辛基和十二烷基）的ε-聚賴氨酸烷基化衍生物，同時通過改變反應(yīng)物摩爾比

4、制備出一系列不同取代度的產(chǎn)物。通過最低抑菌濃度(MIC)和抑菌圈研究不同材料的抗菌活性發(fā)現(xiàn)，丁基修飾的ε-聚賴氨酸且取代度為23％時(EPL-g-buty12)具有最佳的抗菌效果，其對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和銅綠假單胞菌的MIC均為15.6μg/mL，而對解淀粉芽孢桿菌的MIC可低至3.9μg/mL。熒光偏振試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，具有最高抗菌效果的EPL-g-butyl2對細(xì)菌細(xì)胞膜流動性的影響最大，且濃度越高，細(xì)胞膜流動性下降越明顯。細(xì)胞膜滲透

5、性試驗(yàn)中β-半乳糖苷酶的泄漏，進(jìn)一步證實(shí)該材料對細(xì)胞膜滲透性的破壞，同樣具有濃度依賴性。通過LIVE/DEAD細(xì)菌熒光實(shí)驗(yàn)和掃描電鏡觀察，亦證實(shí)該材料對細(xì)菌膜完整性的破壞。MTT實(shí)驗(yàn)顯示材料的細(xì)胞毒性隨著取代基鏈長而變化。具有最佳抗菌效果且毒性較低的材料有望用于細(xì)菌感染的治療。
　　二、具有可控粘附性的陽離子含糖共聚物的制備及其作用機(jī)制研究
　　本研究從抗粘附性材料的分子設(shè)計(jì)入手，選用對銅綠假單胞菌表面的粘附蛋白PA-OL具

6、有專一識別的半乳糖作為特異性識別分子，同時選取陽離子聚合物作為骨架材料，通過可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合成功制備了一系列具有不同尺寸的陽離子含糖嵌斷共聚物聚（N，N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯）-b-聚（甲基丙烯酰氧乙基半乳糖）(PDMAEMA-b-PMAEG)，并通過核磁圖譜、紅外光譜和GPC證實(shí)了聚合物的結(jié)構(gòu)和組成。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)顯示，隨著共聚物中半乳糖鏈段的增長，材料的生物相容性越好;血凝抑制試驗(yàn)證實(shí)該材料能夠很好的抑制細(xì)菌對宿主紅細(xì)胞的