CN107614025A - 抗菌表面处理 - Google Patents

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Abstract

公开了表面处理外科敷料和植入物以降低术后感染可能性的方法和用于所述方法的合成的水可分散的脂质构建体。在第一方面，本发明提供了抗菌表面处理的方法，包括将物体表面与至少一种功能性‑脂质构建体的水分散体接触的步骤，其中所述脂质是二酰基、二烯基或二烷基甘油磷脂，且所述构建体的功能性部分赋予抗菌活性。

Description

抗菌表面处理
技术领域
本发明涉及抗菌表面处理方法和用于这种方法的构建体。尤其是，本发明涉及用于外科敷料和植入物的抗菌表面处理方法。
背景技术
如Gallo等(2014)的出版物所记载，预期医学中可植入装置的预计增加使用将导致与这些情况相关的感染数目的自然上升。回顾了适于预防感染的抗菌表面处理的目前知识。表面处理形态包括使细菌粘附最小化、抑制生物薄膜形成和杀菌作用。
Reid等的出版物公开了包括硒(Se)化合物的杀生制剂。硒化合物可以沉积在表面上并与其共价或非共价相连。提议了大量硒化合物，包括式RSeX的化合物，其中R是脂族基或酚基，X是保护基。
开发阳离子脂质主要用于脂质体基因递送(作为基于病毒的基因递送的替代)，但也被鉴定为具有杀菌活性。常见的阳离子脂质类型包括N-[1-(2，3-二油酰氧基)丙基]-N，N，N-三甲基氯化铵(DOTMA)和3β[N-(N’，N’-二甲基氨基乙烷)-氨甲酰基]胆固醇(DC-Chol)。至少部分由于脂质转染的低效率，大多数基因治疗的临床试验使用基因递送的替代手段。阳离子脂质的进一步发展尝试改进脂质转染的效率。
Behr等(1989)和Remy等(1994)的出版物公开了精胺-脂质偶联物，其中脂质是磷脂酰乙醇胺(DOPES和DPPES)。偶联经由功能化的L-5-羧基精胺衍生物的羧基功能。偶联物用于制备压缩的脂质多胺包衣的质粒。包衣质粒用于转染程序。
Byk等(1989)的出版物公开了开发用于DNA转移的一系列阳离子脂质之间的结构活性关系。在这些研究所评估的脂质胺中，多胺的几何形状显示出对于转染效率的影响。
Randazzo等(2009)的出版物公开了阳离子脂质在基因转移和杀菌活性方面的双重功能性研究。表明包含固醇部分作为脂质组分的阳离子脂质具有这些活性。
本发明的目的是提供使用水可分散的抗菌剂-脂质构建体处理外科敷料和植入物的表面的方法，所述方法能有效降低手术后感染的发生率。本发明的目的是提供用于该方法的抗菌剂-脂质构建体。这些目的应理解为用至少提供选择这种治疗和构建体的有用选择的目的来替代。
发明内容
在第一方面，本发明提供抗菌表面处理方法，包括将物体表面与至少一种功能性-脂质构建体的水分散体接触的步骤，其中所述脂质是二酰基、二烯基或二烷基甘油磷脂，所述构建体的功能性部分赋予抗菌活性。
优选地，物体是外科敷料或植入物。更优选地，物体是外科植入物。最优选地，表面是不锈钢。
优选地，水分散体不合洗涤剂和有机溶剂。更优选地，水分散体由盐水或水和至少一种功能性-脂质构建体组成。
优选地，脂质是二酰基甘油磷脂。更优选地，脂质是磷脂酰乙醇胺。最优选地，脂质是二油酰基磷脂酰乙醇胺。
优选地，功能性部分选自硒化物和聚阳离子。更优选地，功能性部分选自氰硒化物(cyanoselenide)和多胺。最优选地，功能性部分是氰硒化物。
优选地，抗菌表面处理是抗细菌表面处理。更优选地，抗菌剂表面处理是杀菌表面处理。
优选地，通过将物体浸入分散体足以提供抗菌表面处理的时间来接触表面。更优选地，时间小于60秒。仍然更优选地，时间小于30秒。最优选地，时间小于10秒。
优选地，在物体浸入的同时，分散体经声波处理。
优选地，分散体中构建体的浓度足以提供抗菌表面处理。更优选地，浓度小于1mg/mL构建体。
在第一方面的第一实施方式中，本发明提供抗菌表面处理方法，包括将表面与硒化物-脂质构建体的水分散体接触的步骤，其中所述脂质是二酰基、二烯基或二烷基甘油磷脂。
在第一方面的第二实施方式中，本发明提供处理外科植入物的表面的方法，包括将表面与结构为F-S-L的阳离子脂质构建体的水分散体接触的步骤，其中F是N1-酰化多胺，S是选择以提供水中可分散的构建体的间隔基，L是二酰基或二烷基甘油脂。
优选地，L是二酰基甘油脂。更优选地，L是二酰基甘油磷脂。最优选地，L是磷脂酰乙醇胺。
优选地，阳离子脂质构建体的结构为：
其中M是单价阳离子，n是整数3、4或5，当X是二价基亚甲基(-CH2-)时，R1和R2独立选自C14-20饱和的、单-或双-不饱和的、无支链的酰基，R3是N1-酰化多胺。
优选地，在本发明第一方面的该第二实施方式中，水分散体不是盐水。
在第二方面，本发明提供以下结构的硒化物-脂质构建体：
其中：
m是整数1、2、3或4；优选整数1、2或4；最优选整数2；
n是整数3、4或5；最优选整数4；
p是整数1、2或3；最优选整数2；
q是整数1、2或3；最优选整数1；
M是单价取代基；优选单价取代基CH3或H；最优选单价取代基H；
M’是单价阳离子或取代基；优选单价阳离子H+、K+或Na+；最优选单价阳离子H+；和
R1和R2独立地为脂族C14-20酰基、脂族C14-20烯基或脂族C14-20烷基取代基；优选选自肉豆蔻基、棕榈基、硬脂酰基、花生基、棕榈油酰基、石油氢硒基(petroselenyl)、油酰基、反油基(elaidyl)、异油基(vaccenyl)和gondoyl的取代基；最优选为脂族C18烯基取代的油酰基。
在第三方面，本发明提供以下结构的阳离子脂质构建体：
其中X是-CH2-，n是整数3、4或5；R1和R2独立选自无支链且饱和的或单-不饱和的C14-20酰基，和R3是N1-酰化多胺。
优选地，R3为以下结构：
第四方面，本发明提供杀菌表面处理制剂，其基本上由本发明第二或第三方面的至少一种构建体的水分散体组成。
在本说明书的描述和权利要求中，以下缩略词、术语和短语具有所提供的含义：“脂环族”是指环状脂族；“脂族”是指烷烃、烯烃或炔烃或它们的衍生物且用作不具有芳族的特定稳定性的化合物的描述符；“烷烃”是指通式为CnH2n+2的饱和烃；“烯烃”是指包含一个或多个碳碳双键的不饱和烃；“炔烃”是指包含一个或多个碳碳三键的不饱和烃；“芳族”是指包含苯环或具有类似的化学性质；“Boc”是指叔丁氧羰基；“Boc3Spm”是指(N1，N4，N9-三-叔丁氧羰基)-1，12-二氨基-4，9-二氮十二烷；“包含”是指“包括”、“含有”或“特征在于”且不排除任何额外要素、成分或步骤；“基本上由.....组成”是指排除作为材料限制的任何要素、成分或步骤；“由.....组成”是指除杂质和其他杂物之外，排除未指定的任何要素、成分或步骤；“水中可分散”是指在25℃下，在不存在有机溶剂或表面活性剂的纯净去离子水中可分散以提供浓度为至少1μmol/mL的分散体，和“水可分散”具有相应含义；“DOPE”是指1，2-O-二油酰基-sn-甘油-3-磷脂酰乙醇胺；“DSPE”是指1，2-O-二硬酯酰基-sn-甘油-3-磷脂酰乙醇胺；“亲水性的”是指具有与水混合、溶于水或被水润湿的倾向，和“亲水性”具有相应含义；“疏水性的”是指具有排斥水或未能与水混合的倾向，和“疏水性”具有相应含义；“单价阳离子”是指具有单个正电荷的离子并包括单价阳离子H+、Na+、K+或(CH3CH2)3N+；“N1-酰化”是指在分子的最长链的末端伯胺与酰基(RCO-)连接，和“N1-酰化的”具有相应含义；“多胺”是指包含三个或更多个胺功能的无支链有机化合物，包括至少两个伯氨基(-NH2)功能；和“Spm”(或“spm”)是指精胺。
对本发明描述和权利要求中限定的主题的要素、特征或整数使用、或当参考本发明可选实施方式时使用的术语“第一”、“第二”、“第三”等不意欲暗示优先顺序。
当指定试剂的浓度或比例时，指定的浓度或比例是试剂的起始浓度或比例。当将值表示为一个或多个小数位时，适用标准舍入。例如，1.7涵盖范围1.650(循环)-1.749(循环)。
在不存在进一步限制的情况下，化合物结构表示中所用的平键涵盖化合物的非对映体、对映体及其混合物。在化合物的结构或子结构的表示中，二价基的重复由以下表示：
其中-X-是重复n次的二价基。当二价基是亚甲基(-CH2-)时，该二价基的重复由以下表示：
在不存在进一步限制的情况下，化合物结构表示中所用的平键涵盖化合物的非对映体、对映体及其混合物。
为便于描述构建体的制备和用途，使用以下命名：
“-CMG(m)-”表示以下子结构：
其中m是整数1、2、3或4和M是单价取代基；
“-Ad-”表示以下子结构：
其中n是整数4；和
“-DOPE”表示以下结构的取代基：
其中M’是单价阳离子(通常是H+)。
现在将参考实施方式或实施例和附图页的附图描述本发明。
附图说明
图1.命名为NCSeCH2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的氰硒化物-脂质构建体的1H NMR谱。
图2.在金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的活培养物存在下孵育后未处理(A)和处理(B)试样的表面的荧光显微镜。
图3.在表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermis)的活培养物存在下孵育后未处理(A)和处理(B)试样的表面的荧光显微镜。
图4.用暴露于未处理(A)和处理(B)试样的金黄色葡萄球菌的培养物接种后孵育的血琼脂板的照片。
图5.用暴露于未处理(A)和处理(B)试样的表皮葡萄球菌的培养物接种后孵育的血琼脂板的照片。
图6.未处理(A)和处理中用命名为NCSeCH2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的构建体处理(B)的外科敷料的扫描电子显微照片(350x)。
图7.未处理(A)和处理中用命名为NCSeCH2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的构建体处理(B)的外科敷料的扫描电子显微照片(3，500x)。
具体实施方式
本发明方法提供由临床医生和外科医生在使用位置和时间处理外科敷料和植入物的方便的生物相容的方法。
作为功能性部分的氰硒化物
命名为Mal-(CH2)2CO-CMG(2)-Ad-DOPE和H-CMG(2)-Ad-DOPE的构建体的制备公开于Bovin等(2008)的出版物中并为完整起见在此重新叙述。丙酮、苯、氯仿、乙酸乙酯、甲醇、甲苯和邻二甲苯来自Chimmed(Russian Federation)。乙腈来自Cryochrom(RussianFederation)。DMSO、DMF、CF3COOH、Et3N、N，N’-二环己基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺来自Merck(Germany)。亚氨基二乙酸二甲酯盐酸盐来自Reakhim(Russian Federation)。Dowex50X4-400和Sephadex LH-20来自Amersham Biosciences AB(Sweden)。硅胶60来自Merck(Germany)。
如Litherland等(1938)所述合成四胺(H2N-CH2)4C x 2H2SO4。利用硅胶60F254铝片(Merck，1.05554)进行薄层色谱，7％H3PO4浸泡后通过碳化(charring)来检测。
制备{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸甲酯
向搅拌的(甲氧基羰基甲基-氨基)-乙酸甲酯盐酸盐(988mg，5mmol)的DMF(15ml)溶液添加Boc-GlyGlyNos(3293mg，10mmol)和(CH3CH2)3N(3475μL，25mmol)。在室温下搅拌混合物过夜，然后用邻二甲苯(70ml)稀释并蒸发。在硅胶(用甲苯填充，并用乙酸乙酯洗脱)上的快速柱层析得到粗产物。将粗产物溶于氯仿并依次用水、0.5M NaHCO3和饱和KCl洗涤。蒸发氯仿萃取物并将产品在硅胶柱(用氯仿填充并用15∶1(v/v)氯仿/甲醇洗脱)上纯化。蒸发馏分并在真空下干燥残余物，得到无色厚糖浆。产量1785mg，(95％)。TLC：Rf＝0.49(7∶1(v/v)氯仿/甲醇)。
1H NMR(500MHz，[D6]DMSO，30℃)δ，ppm：7.826(t，J＝5.1Hz，1H；NHCO)，6.979(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.348和4.095(s，2H；NCH 2COO)，3.969(d，J＝5.1Hz，2H；COCH 2NH)，3.689and 3.621(s，3H；OCH 3)，3.559(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.380(s，9H；C(CH3)3)。
制备{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸
向搅拌的{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸甲酯(1760mg，4.69mmol)的甲醇(25ml)溶液添加0.2M水性NaOH(23.5ml)，并将溶液在室温下放置5min。然后将溶液用乙酸(0.6ml)酸化并蒸发至干燥。残余物在硅胶(用乙酸乙酯填充，并用2∶3∶1(v/v/v)i-PrOH/乙酸乙酯/水洗脱)上的柱层析得到回收的{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸甲酯(63mg，3.4％)和目标化合物(1320mg)。然后将中间产物溶于甲醇/水/吡啶混合物(20∶10∶1，30ml)并通过离子交换柱(Dowex50X4-400，吡啶形式，5ml)以去除残留的钠阳离子。然后用相同的溶剂混合物洗涤柱，蒸发洗脱液，将残余物溶于氯仿/苯混合物(1∶1，50ml)中然后在真空下蒸发和干燥。10的产量是1250mg(74％)，白色固体。TLC：Rf＝0.47(4∶3∶1(v/v/v)i-PrOH/乙酸乙酯/水)。
1H NMR(500MHz，[D6]DMSO，30℃)，N-羧甲基甘氨酸单元的顺式-和反式-构象异构体的混合物c.3∶1.主要的构象异构体；δ，ppm：7.717(t，J＝5Hz，1H；NHCO)，7.024(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.051(s，2H；NCH 2COOCH3)，3.928(d，J＝5Hz，2H；COCH 2NH)，3.786(s，2H；NCH 2COOH)，3.616(s，3H；OCH 3)，3.563(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.381(s，9H；C(CH3)3)ppm；次要的构象异构体，δ＝7.766(t，J＝5Hz，1H；NHCO)，7.015(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.288(s，2H；NCH 2COOCH3)，3.928(d，J＝5Hz，2H；COCH 2NH)，3.858(s，2H；NCH 2COOH)，3.676(s，3H；OCH 3)，3.563(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.381(s，9H；C(CH3)3)。
制备{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸N-氧基琥珀酰亚胺酯(Boc-Gly2(MCMGly)Nos)
向冰冷的搅拌的{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸(1200mg，3.32mmol)和N-羟基琥珀酰亚胺(420mg，3.65mmol)的DMF(10ml)溶液添加N，N-二环己基碳二亚胺(754mg，3.65mmol)。将混合物在0℃下搅拌30min，然后在室温下搅拌2小时。过滤N，N-二环己基脲的沉淀物，用DMF(5ml)洗涤，蒸发滤液至最小体积。然后用(CH3CH2)2O(50ml)搅拌残余物1小时并通过倾析去除醚提取物。将残余物在真空下干燥得到作为白色泡沫的活性酯(1400mg，92％)。TLC：Rf＝0.71(40∶1(v/v)丙酮/乙酸)。
1H NMR(500MHz，[D6]DMSO，30℃)，N-羧甲基甘氨酸单元的顺式-和反式-构象异构体的混合物c.3∶2。
主要的构象异构体；δ，ppm：7.896(t，J＝5.1Hz，1H；NHCO)，6.972(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.533(s，2H；NCH 2COON)，4.399(s，2H；NCH 2COOCH3)，3.997(d，J＝5.1Hz，2H；COCH 2NH)，3.695(s，3H；OCH 3)，3.566(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.380(s，9H；C(CH3)3)。
次要的构象异构体；δ，ppm：7.882(t，J＝5.1Hz，1H；NHCO)，6.963(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.924(s，2H；NCH 2COON)，4.133(s，2H；NCH 2COOCH3)，4.034(d，J＝5.1Hz，2H；COCH 2NH)，3.632(s，3H；OCH 3)，3.572(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.380(s，9H；C(CH3)3)。
将活性酯(1380mg)溶于DMSO以提供6ml体积并用作0.5M溶液(在-18℃下储存)。
制备{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸甲酯
向搅拌的(甲氧基羰基甲基-氨基)-乙酸甲酯盐酸盐(988mg，5mmol)的DMF(15ml)溶液添加Boc-GlyGlyNos(3293mg，10mmol)和Et3N(3475μl，25mmol)。在室温(r.t.)下搅拌混合物过夜，然后用邻二甲苯(70ml)稀释并蒸发。在硅胶(用甲苯填充，并用乙酸乙酯洗脱)上的快速柱层析得到粗产物。将粗产物溶于氯仿并依次用水、0.5M NaHCO3和饱和KCl洗涤。蒸发氯仿萃取物并将产品在硅胶柱(用氯仿填充并用氯仿/甲醇15∶1洗脱)上纯化。蒸发级分并在真空下干燥残余物，得到无色厚糖浆(3)(1785mg，95％)。TLC：Rf＝0.49(氯仿/甲醇7∶1)。
1H NMR(500M[Hz，[D6]DMSO，30℃)δ＝7.826(t，J＝5.1Hz，1H；NHCO)，6.979(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.348and 4.095(s，2H；NCH2 COO)，3.969(d，J＝5.1Hz，2H；COCH 2NH)，3.689and 3.621(s，3H；OCH 3)，3.559(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.380(s，9H；CMe3)ppm。
制备{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸
向搅拌的{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸甲酯(1760mg，4.69mmol)的甲醇(25ml)溶液添加0.2M水性NaOH(23.5ml)。将溶液在室温下放置5min，然后用乙酸(0.6ml)酸化并蒸发至干燥。残余物在硅胶(用乙酸乙酯填充，并用iPrOH/乙酸乙酯/水(2∶3∶1)洗脱)上的柱层析得到回收的(3)(63mg，3.4％)和粗目标化合物(1320mg)。然后将粗目标化合物溶于甲醇/水/吡啶混合物(20∶10∶1，30ml)并通过离子交换柱(Dowex 50X4-400，吡啶形式，5ml)以去除残留的Na阳离子。然后用相同的溶剂混合物洗涤柱，蒸发洗脱液，并溶于氯仿/苯混合物(1∶1，50ml)中然后在真空下蒸发和干燥以得到纯(10)，其产量是1250mg(74％)，白色固体。TLC：Rf＝0.47(iPrOH/乙酸乙酯/水(4∶3∶1))。
1H NMR(500MHz，[D6]DMSO，30℃)，N-羧甲基甘氨酸单元的顺式-和反式-构象异构体的混合物c.3∶1。
主要的构象异构体：δ＝7.717(t，J＝5Hz，1H；NHCO)，7.024(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.051(s，2H；NCH2COOMe)，3.928(d，J＝5Hz，2H；COCH 2NH)，3.786(s，2H；NCH 2COOH)，3.616(s，3H；OCH 3)，3.563(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.381(s，9H；CMe3)ppm。
次要的构象异构体：δ＝7.766(t，J＝5Hz，1H；NHCO)，7.015(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.288(s，2H；NCH 2COOMe)，3.928(d，J＝5Hz，2H；COCH 2NH)，3.858(s，2H；NCH 2COOH)，3.676(s，3H；OCH 3)，3.563(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.381(s，9H；CMe3)ppm。
制备{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸N-氧基琥珀酰亚胺酯Boc-Gly2(MCMGly)Nos
向冰冷的搅拌的{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸(1200mg，3.32mmol)和N-羟基琥珀酰亚胺(420mg，3.65mmol)的DMF(10ml)溶液添加N，N’-二环己基碳二亚胺(754mg，3.65mmol)。将混合物在0℃下搅拌30min，然后在室温下搅拌2小时。过滤N，N’-二环己基脲的沉淀物，用DMF(5ml)洗涤，蒸发滤液至最小体积。然后用Et2O(50ml)搅拌残余物1小时并通过倾析去除醚提取物。将残余物在真空下干燥得到作为白色泡沫的目标化合物(1400mg，92％)。TLC：Rf＝0.71(丙酮/乙酸40∶1)。
1H NMR(500MHz，[D6]DMSO，30℃)，N-羧甲基甘氨酸单元的顺式-和反式-构象异构体的混合物c.3∶2。
主要的构象异构体：δ＝7.896(t，J＝5.1Hz，1H；NHCO)，6.972(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.533(s，2H；NCH 2COON)，4.399(s，2H；NCH 2COOMe)，3.997(d，J＝5.1Hz，2H；COCH 2NH)，3.695(s，3H；OCH 3)，3.566(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.380(s，9H；CMe3)ppm。
次要的构象异构体：δ＝7.882(t，J＝5.1Hz，1H；NHCO)，6.963(t，J＝5.9Hz，1H；NHCOO)，4.924(s，2H；NCH 2COON)，4.133(s，2H；NCH2COOMe)，4.034(d，J＝5.1Hz，2H；COCH 2NH)，3.632(s，3H；OCH 3)，3.572(d，J＝5.9Hz，2H；COCH 2NHCOO)，1.380(s，9H；CMe3)ppm。
制备命名为Mal-(CH2)2CO-CMG(2)-Ad-DOPE和H-CMG(2)-Ad-DOPE的构建体
根据Bovin等(2008)的出版物的方案III，从{[2-(2-叔丁氧羰基氨基-乙酰氨基)-乙酰基]-甲氧基羰基甲基-氨基}-乙酸N-氧基琥珀酰亚胺酯Boc-Gly2(MCMGly)Nos制备命名为H-CMG(2)-Ad-DOPE的构建体。命名为Mal-(CH2)2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的构建体根据Bovin等(2008)的出版物的方案IV的第一步制备。简言之，用i-PrOH-水中5倍过量的3-马来酰亚胺丙酸氧苯并三唑酯处理命名为H-CMG(2)-Ad-DOPE的构建体。在Sephadex LH-20(i-PrOH-水，1∶2)上的凝胶-渗透层析后以40％的产量分离马来酰亚胺-脂质构建体。
制备NCSeCH2CO-CMG(2)-Ad-DOPE
经由命名为Mal-(CH2)2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的马来酰亚胺-脂质构建体和硒代亚硫酸钾(K2SeSO3)[方案A]、硒代苯酚(PhSeH)[方案B]和硒化氢(H2Se)[方案C]之间的加成反应制备氰硒化物-脂质构建体的尝试未获成功。事后分析，未能根据方案A获得稳定的硒代-Bunte盐至少部分地可从Distler(1967)出版物中公开的它们的硫类似物的化学性质预期。分别根据方案B和方案C在质子介质中尝试的苯基硒化物和硒化氢的Michael加成均产生具有减少的马来酰亚胺双键的产品，与期望的氢硒基琥珀酰亚胺相反。以定量的产量形成氢硒基琥珀酰亚胺已经公开于Numeo等(1981)的出版物中。然而，所公开的使用无水乙醚与使用命名为Mal-(CH2)2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的聚阴离子马来酰亚胺-脂质构建体不相容。
随后发现，命名为NCSeCH2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的氰硒化物-脂质构建体可经由活化的2-硒代氰基乙酸(NC-Se-CH2COOH)成功制备。根据方案D(a)或方案D(b)将活化的NC-Se-CH2COOH与脂质构建体H-CMG(2)-Ad-DOPE反应。将制得的构建体储存于黑暗中惰性气氛下。选择硒代氰酸钾作为选择试剂，因为它容易根据方案D(a)或(b)活化为N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯或根据方案D(c)活化为混合酐。根据Klauss(1970)出版物公开的程序，硒代氰基乙酸钾(NCSeCH2COOK)从新鲜制备的硒代氰酸钾(KSeCN)和溴乙酸钾(BrCH2COOK)的溶液合成。在活化之前，将合成的NCSeCH2COOK储存于黑暗中真空干燥器的氢氧化钾(KOH)颗粒上。对于活化，将硒代氰基乙酸钾(156mg，0.77mmol)一次性添加至N，N，N′，N′-四甲基-O-(N-琥珀酰亚胺)脲六氟膦酸酯(HSTU)(IRIS，Germany)(212mg，0.59mmol)的1mL DMF的溶液中，通过经由PTFE毛细管的流动缓慢的干氩流。以这种方法搅拌由此获得的浆料30分钟，期间初始的固体变为更致密的晶状沉淀(KPF6)。反应混合物经超声处理1-2分钟并与溶于1mL20％IPA然后是100μL 1N KHCO3的命名为-CMG(2)-Ad-DOPE的构建体(110mg，0.06mmol)合并。将立即沉淀的粘性固体(假定为NCSeCH2COOSu)通过逐滴添加30％IPA(约1.6mL)和超声处理溶解，并在室温下磁性搅拌反应混合物3小时，将pH保持在范围8.0到8.5(TLC对照：将溶剂在真空下蒸发，并将干燥残余物用3mL乙腈的超声处理粉碎直到形成细浆料，然后转移入Eppendorf管(2x 2.2mL)，离心并用净IPA和MeCN(各2mL，短暂超声处理然后离心)连续洗涤固体4次。将湿固体溶于3.5mL 30％IPA-水并冻干至恒重。获得111mg(92％)作为淡红色无定形粉末的命名为NCSeCH2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的氰硒化物-脂质构建体。Rf～0.5，CHCl3/甲醇/水2∶6∶1(v/v)；TLC铝片硅胶60F254(Merck1.05554)。注意到质谱似乎不适于表征该构建体。仅可以检测到Se-游离片段的峰。确定构建体的1H NMR谱提供于图1。
作为功能性部分的阳离子
制备阳离子脂质构建体9a并分离为它的三氟乙酸(TFA)盐(方案E)。简言之，根据Geall和Blagbrough(2000)的出版物公开的方法的改良版本进行多胺精胺[CAS#71-44-3](2)的去对称化，使用Boc作为保护基。将认识到，所述方法也适用于其他无支链多胺例如亚精胺[CAS#124-20-9](1)、四乙烯五胺[CAS#112-57-2](3)；五乙烯六胺[CAS#4067-16-7](4)和六乙烯七胺[4403-32-1](5)的去对称化。因此，根据方案E可获得一系列阳离子脂质构建体。
根据方案E，使用同型双功能交联剂己二酸二琥珀酰亚胺酯将Boc保护的去对称的中间体N1，N4，N9-三-叔丁氧羰基)-1，12-二氨基-4，9-二氮十二烷(6)与二酰基甘油磷脂1，2-O-二油酰基-sn-甘油-3-磷脂酰乙醇胺[CAS#4004-05-1](DOPE)缀合。将认识到，其他二琥珀酰亚胺化合物可用作同型双功能交联剂。这些包括
活化的脂质(7a)，其将N1，N4，N9-三-叔丁氧羰基)-1，12-二氨基-4，9-二氮十二烷(6)的末端伯氨基酰化以提供脂质化的Boc保护的多胺中间体(8a)。再一次，将认识到根据方案I，其他的二酰基甘油磷脂，例如1，2-O-二硬酯酰基-sn-甘油-3-磷脂酰乙醇胺[CAS#](DSPE)可以替代DOPE。
在方案E的最终步骤中，将脂质化的多胺中间体(8a)去保护且将阳离子脂质构建体(9a)分离为其三氟乙酸盐。
材料和方法
氯仿、二氯乙烷、二氯甲烷、甲醇和甲苯来自Chimmed(Russian Federation)。三氟乙酸、三乙胺、二叔丁基二碳酸酯、三氟乙酸甲酯来自Merck(Germany)。精胺来自Sigma-Aldrich(USA)。Sephadex LH-20获自Amersham Biosciences AB(Sweden)。硅胶60来自Merck(Germany)。薄层色谱(TLC)分析在硅胶60F254板(Merck)上进行。利用茚三酮试剂检测包含氨基的化合物。利用高锰酸钾(KMnO4)水溶液或通过浸泡于8％(w/v)磷酸的水溶液中然后在超过200℃加热检测包含DOPE的化合物。在30℃用Bruker BioSpin GmbH 700MHz仪器记录1H NMR谱，使用溶剂残余质子的信号作为参考([D]CHCl3，7.270ppm；[D2]H2O，4.750ppm)。用Agilent ESI-TOF 6224LC/MS分光计记录质谱。
制备Boc3Spm(6)
于-80℃在氮气下在30min内向搅拌的精胺(2)(1当量，1.34g，6.6mmol)的甲醇(90mL)溶液逐滴添加三氟乙酸甲酯(1.1当量，0.730mL，7.26mmol)的甲醇(1.5mL)溶液。在-80℃再继续搅拌30min，然后将温度升高到0℃。所述反应提供主要的单三氟乙酰胺。无需分离，通过在3min内逐滴添加过量的二叔丁基二碳酸酯(4当量，5.76g，26.4mmol)的甲醇溶液定量保护剩余的氨基官能团。然后将反应升温到25℃，并再搅拌15hr以获得完全保护的精胺(Rf 0.33(95∶5(v/v)CHCl3-i-PrOH))。然后通过用浓缩氨水(conc.aq.NH3)将溶液的pH提高至大于11pH单位在原位去除三氟醋酸酯保护基，然后在25℃下搅拌15hr。在真空中浓缩溶液，并将残余物通过硅胶(95∶5∶1-90∶10∶1(v/v/v)CHCl3-MeOH-conc.aq.NH3)纯化以获得作为无色均匀油的标题化合物(6)(1.5g，45％)，Rf 0.32(83∶16∶1(v/v/v)CHCl3-MeOH-conc.aq.NH3).MS，m/z：实测值502.3725(M++1)，C25H50N4O6需要的M+501.3652。
1H-NMR(700MHz，CDCl3，303°K)，δ，ppm：3.4(m，2H，1-CH2)，3.05-3.30(m，8H，3，4，7，8-CH2)，3.01(m，2H，10-CH2)，2.03(m，2H，9-CH2)，1.67(m，2H，2-CH2)，1.50(m，4H，5，6-CH2)，1.44，1.45，1.46(3s，重叠，27H，3O-C(CH3)3)。
制备SuO-Ad-DOPE(7a)和SuO-Ad-DSPE(7b)
向己二酸二琥珀酰亚胺酯(70mg，205μmol)的干燥N，N-二甲基甲酰胺(1.5ml)溶液添加DOPE或DSPE(40μmol)的氯仿(1.5ml)溶液，然后添加三乙胺(7μl)。将混合物在室温下放置2h，然后用乙酸中和并在真空中部分浓缩。残余物的柱层析(Sephadex LH-20，1∶1(v/v)氯仿-甲醇，0.2％(w/v)乙酸水溶液)产生作为无色糖浆的SuO-Ad-DOPE(7a)(37mg，95％)。TLC(6∶3∶0.5(v/v/v)氯仿-甲醇-水)Rf 0.5(SuO-Ad-DOPE(7a))和Rf 0.55(SuO-Ad-DOPE(7b))。
1H NMR(2∶1(v/v)CDCl3/CD3OD)δ：
SuO-Ad-DOPE(7a)-5.5(m，4H，2×(-CH＝CH-)，5.39(m，1H，-OCH2-CHO-CH2O-)，4.58(dd，1H，J＝3.67，J＝11.98，-CCOOHCH-CHO-CH2O-)，4.34(dd，1H，J＝6.61，J＝11.98，-CCOOHCH-CHO-CH2O-)，4.26(m，2H，PO-CH 2-CH2-NH2)，4.18(m，2H，-CH2 -OP)，3，62(m，2H，PO-CH2-CH2 -NH2)，3.00(s，4H，ONSuc)，2.8(m，2H，-CH 2-CO(Ad)，2.50(m，4H，2×(-CH2 -CO)，2.42(m，2H，-CH2 -CO(Ad)，2.17(m，8H，2×(-CH2 -CH＝CH-CH2 -)，1.93(m，4H，COCH2CH2 CH2 CH2CO)，1.78(m，4H，2×(COCH2CH2 -)，1，43，1.47(2bs，40H，20CH2)，1.04(m，6H，2CH3)。
SuO-Ad-DSPE(7b)-5.39(m，1H，-OCH2-CHO-CH2O-)，4.53(dd，1H，J＝3.42，J＝11.98，-CCOOHCH-CHO-CH2O-)，4.33(dd，1H，J＝6.87，J＝11.98，-CCOOHCH-CHO-CH2O-)，4.23(m，2H，PO-CH2 -CH2-NH2)，4.15(m，2H，-CH2 -OP)，3，61(m，2H，PO-CH2-CH2 -NH2)，3.00(s，4H，ONSuc)，2.81(m，2H，-CH2 -CO(Ad)，2.48(m，4H，2×(-CH2 -CO)，2.42(m，2H，-CH2 -CO(Ad)，1.93(m，4H，COCH2CH2 CH2 CH2CO)，1.78(m，4H，2×(COCH2CH2 -)，1，43，1.47(2bs，40H，20CH2)，1.04(m，6H，2CH3)。
制备Boc3Spm-Ad-DOPE(8a)
向搅拌的Boc3Spm(6)(552mg，1.1mmol)的二氯乙烷(25ml)溶液添加三甲胺(1ml，7.2mmol)，然后添加SuO-Ad-DOPE(1066mg，1.1mmol)的二氯乙烷(25ml)溶液。将反应混合物搅拌2hr，然后在37℃减压下去除溶剂。通过在硅胶上的层析用97∶3-85∶15(v/v)CHCl3-MeOH洗脱来纯化粗产物，获得作为粘性油的标题化合物(8a)(1.16g，78％)。TLC(10∶6∶0.8(v/v/v)CH2Cl2-EtOH-H2O)Rf 0.36。
1H NMR(700MHz，CDCl3/CD3OD 1∶1，10mg/mL，303°K)δ，ppm：5.34(m，4H；2CH＝CH)，5.19(m，1H；OCH2CHCH2O)，4.37(dd，Jgem～11.1Hz，1H，POCH2-CH-CH a-O(CO))，4.13(dd，J～7.2Hz，1H，POCH2-CH-CH b-O(CO))，3.94(m，4H)，3.48(m，2H)，3.05-3.30(m，12H，1，3，4，7，8，10-CH2)，2.71(m，2H)，2.20-2.42(m，8H)，1.98-2.04(m，8H)，1.64(m，8H，)，1.58(m，4H)，1.49(m，4H，5，6-CH2)，1.44，1.45，1.46(3s，27H，3O-C(CH3)3)，1.22-1.37(m，40H，20CH2)，0.88and0.89(2d，J≈7Hz，6H，2CH3)。
制备Spm-Ad-DOPE(9a)
在25℃向搅拌的8a(1.16g，0.85mmol)的CHCl3(10ml)溶液添加TFA(5ml，95％)。20min后在35℃下在真空中浓缩溶液并用甲苯(5次10mL)共蒸发残余物以去除痕量TFA。为去除任何低分子量杂质，将残余物溶于1∶1(v/v)CHCl3-MeOH(2mL)并以两部分通过Sephadex LH-20柱(体积330mL，洗脱液1∶1(v/v)CHCl3-MeOH)。合并包含纯9a(二-TFA盐)的级分并蒸发至干燥，将残余物溶于水中(～100mL)并冷冻干燥。获得975mg(89％)的产量。MS，m/z：实测值1056.8063(M++1)，C57H110N5O10P需要的M+1055.779。
1H NMR(700MHz，1∶1(v/v)CDCl3-CD3OD，10mg/mL，303°K)δ，ppm：5.51(m，4H；2CH＝CH)，5.42(m，1H；OCH2CHCH2O)，4.6(dd，Jgem＝12.1Hz，J＝2.81Hz，1H，POCH2-CH-CH a-O(CO))，4.34(dd，J＝7.09Hz，1H，POCH2-CH-CH b-O(CO))，4.14(m，2H，POCH 2CH2N)，4.06(m，2H，POCH 2-CH-CH2)，3.59(m，2H，OCH2CH 2N)，3.49(m，2H，1-CH2)，3.11-3.28(m，10H，3，4，7，8，10-CH2)，2.42和2.51(2m，8H，4COCH 2)，2.26(m，2H，2-CH2)，2.19(m，8H，2CH 2CH＝CHCH 2)，2.07(m，2H，9-CH2)，1.99(m，4H，5，6-CH2)，1.79(m，8H，4COCH2CH 2)，1.40-1.54(m，40H，20CH2)，1.05and1.06(2t，J≈7Hz，6H，2CH3)。
方案E
抗菌表面处理
评估了命名为NCSeCH2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的氰硒化物-脂质构建体防止细菌在不锈钢表面上生长的能力。将使用的不锈钢(316SS)取样管(目录号RD123-316，BiosurfaceTechnologies)浸入可商购的消毒剂清洁剂(TRIGENETM)的1％(v/v)水溶液中，然后浸入可商购的碱性清洁剂(PYRONEGTM)的0.1％(v/v)水溶液中，然后用去离子水冲洗。通过浸入95％(v/v)乙醇然后用相同溶剂冲洗然后在甲醇中超声处理30分钟来从冲洗取样管去除有机残余物和金属粉末。最后将取样管浸入煮沸的甲醇中10分钟，然后在90℃干燥、包裹并在121℃高压灭菌20分钟。通过将灭菌的取样管浸入脱气的50μg/mL命名为NCSeCH2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的氰硒化物-脂质构建体的水分散体来制备经处理的取样管。水分散体从在无菌蒸馏水以1mg/mL浓度制备的构建体的脱气储液制备。通过将灭菌取样管浸入无菌蒸馏水来制备作为对照的未经处理的取样管。经处理和未经处理的取样管在层流柜中干燥。将金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的冷冻储液解冻并用于划线接种血琼脂板，然后在37℃孵育过夜。将分离的菌落悬于10mL无菌水以提供悬浮液中大约1x 108c.f.u./mL的细胞密度，并通过血琼脂板上各悬浮液的活力计数证实(金黄色葡萄球菌，1.15x 108c.f.u./mL；表皮葡萄球菌，1.27x 107c.f.u./mL)。将单个干燥的取样管转移至无菌微板的孔中，各取样管表面与10uL葡萄球菌属的细胞悬液接触，并允许悬液干燥(大约20分钟)。然后将1mL体积的3g/L胰蛋白酶大豆肉汤引入孔以便覆盖取样管，覆盖的微板在37℃在150rpm搅拌下孵育21小时。孵育后取出取样管，用水洗涤并干燥。
然后通过将三滴着色剂放置于各取样管表面上两分钟来用吖啶橙染色干燥的取样管表面，然后用无菌水冲洗并风干。来自1,000x放大率的荧光显微镜的观察结果显示于图2(金黄色葡萄球菌)和图3(表皮葡萄球菌)。两种葡萄球菌均能在未经处理的取样管表面上形成生物膜。没有一种能够在经处理的取样管上形成生物膜。为评估暴露于取样管后细菌的活力，将孵育后的100μL体积肉汤铺在血琼脂板表面。然后将板在37℃孵育过夜。孵育板的照片显示于图4(金黄色葡萄球菌)和图5(表皮葡萄球菌)。暴露于经处理的取样管表面明显抑制细菌细胞生长。
评估了命名为Spm-Ad-DOPE的阳离子-脂质构建体(9a)防止细菌在不锈钢表面上生长的能力。在无菌去离子水中以1mg/mL的浓度制备构建体的分散体。(应注意将构建体分散于盐水中的尝试将导致构建体的沉淀)。将100μL体积的分散体分配到1x1cm不锈钢(SS304)正方形的表面上。通过将相同体积的无菌去离子水分配在第二个不锈钢正方形上制备对照。然后将两个样品(测试和对照)在60℃干燥两小时。使用前将样品储存在室温下。将21g/L Mueller-Hinton肉汤(MHB)中1mL体积的活跃生长(对数期)的大肠杆菌(ATCC25922)培养物连续稀释(10-6)以提供8-10个菌落形成单位(CFU)/100μL。将不锈钢正方形的单个样品置于无菌12孔培养板的各孔中，并将100mL连续稀释的培养物分配在各样品表面上。允许培养物在室温下接触表面20分钟，然后用磷酸盐缓冲盐水(PBS)洗涤各样品一次以去除非粘附的细菌细胞。然后将各洗涤的样品浸入10mL体积的MHB中并在37℃孵育过夜。过夜孵育后，如前所述洗涤各样品并浸入9mL体积的MHB。使用交替的涡流和超声处理以从样品表面去除细菌。然后将一定体积的连续稀释(10-4)的所得肉汤铺到血琼脂板上，在37℃孵育过夜并计数菌落。计算过夜培养物的细胞密度并显示于表1中。
样品 CFU/mL
对照 无生长
测试 3x 107
表1.与1x 1cm不锈钢样品的经处理(测试)和未经处理(对照)的表面接触后大肠杆菌(ATCC 25922)的过夜培养物的生长。
表中结果表明用命名为Spm-Ad-DOPE的阳离子-脂质构建体(9a)处理的样品的杀生作用。
还评估了命名为NCSeCH2CO-CMG(2)-Ad-DOPE的氰硒化物-脂质构建体防止细菌在外科敷料上生长的能力。将无菌外科敷料浸入构建体的水分散体中1秒，干燥然后用细菌(表皮葡萄球菌的临床分离物)污染。30分钟后将细菌污染的敷料置于生长培养基24小时，并观察在培养基中的生长(通过计数菌落形成单位来测定)和在敷料上的生长(以发现10个随机的1000x扫描电子显微镜视野中的细菌)。对于未经处理的样品，培养基中细菌的生长等于2.6-3.0x107个菌落形成单位(cfu)/mL。对于经处理的样品，培养基中细菌的生长等于5-1.3x 104个菌落形成单位(cfus)/mL。对于未经处理的样品，在100％(10分之十)视野中观察到细菌生长。对于经处理的样品，在10％(10分之一)视野中观察到细菌生长。经处理和未经处理的外科敷料样品的电子显微照片提供于图6和7。在多个情况下进行重复给出可重复的结果。
虽然已经参考实施方式和实施例描述了本发明，应理解这些实施方式和实施例可以在不脱离本发明范围的情况下进行变化和修改。当存在特定要素、特征或整数的已知等效物时，结合这种等效物，如同其在本说明书中具体引用。尤其是，包括公开于或选自引用的出版物的要素、特征或整数的实施方式和实施例的变化和修改落入本发明范围，除非特意指明放弃。本发明提供和在说明书中讨论的优点可以在本发明的这些不同实施方式的替代物或组合中提供。
工业实用性
处理外科治疗物的表面的方法在体外使用合成的水可分散的阳离子-脂质构建体进行。
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Claims (23)

1.抗菌表面处理的方法，包括将物体表面与至少一种功能性-脂质构建体的水分散体接触的步骤，其中所述脂质是二酰基、二烯基或二烷基甘油磷脂，且所述构建体的功能性部分赋予抗菌活性。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述物体是外科敷料或植入物。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述物体是外科植入物。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述表面是不锈钢。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述水分散体不含洗涤剂和有机溶剂。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述水分散体由盐水或水和至少一种功能性-脂质构建体组成。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述脂质是二酰基甘油磷脂。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述脂质是磷脂酰乙醇胺。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述脂质是二油酰基磷脂酰乙醇胺。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述功能性部分选自硒化物和聚阳离子。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述功能性部分选自氰硒化物和多胺。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述功能性部分是氰硒化物。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述抗菌剂表面处理是抗菌表面处理。更优选地，所述抗菌表面处理是杀菌表面处理。
14.如权利要求1所述的方法，其中通过将物体浸入分散体足以提供抗菌表面处理的时间来接触表面。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述时间小于60秒。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述时间小于30秒。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述时间小于10秒。
18.如权利要求17所述的方法，其中将物体浸入的同时分散体经超声处理。
19.以下结构的硒化物-脂质构建体：
其中：
m是整数1、2、3或4；优选整数1、2或4；最优选整数2；
n是整数3、4或5；最优选整数4；
p是整数1、2或3；最优选整数2；
q是整数1、2或3；最优选整数1；
M是单价取代基；优选单价取代基CH3或H；最优选单价取代基H；
M’是单价阳离子或取代基；优选单价阳离子H+、K+或Na+；最优选单价阳离子H+；和
R1和R2独立地为脂族C14-20酰基、脂族C14-20烯基或脂族C14-20烷基取代基；优选选自肉豆蔻基、棕榈基、硬脂酰基、花生基、棕榈油酰基、石油氢硒基、油酰基、反油基、异油基和gondoyl的取代基；最优选为脂族C18烯基取代基油酰基。
20.以下结构的阳离子脂质构建体：
其中X是-CH2-，n是整数3、4或5；R1和R2独立选自无支链和饱和的或单-不饱和的C14-20酰基，和R3是N1-酰化多胺。
21.如权利要求20所述的构建体，其中R3为以下结构：
22.以下结构的阳离子-脂质构建体：
命名为Spm-Ad-DOPE。
23.杀菌表面处理制剂，其基本上由权利要求19-22任一项所述的阳离子-脂质构建体的水分散体组成。
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