CN108495882B

CN108495882B - 生物有机尼龙聚合物的制备方法和其作为抗菌材料的用途

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Publication number: CN108495882B
Application number: CN201680079735.5A
Authority: CN
Inventors: J.马丁内斯; A.梅迪; G.苏布拉; S.杰博尔斯
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Montpellier I
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Montpellier I
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2036-12-09
Also published as: CA3007740A1; CA3007740C; US11299590B2; EP3387043A1; JP2019504906A; WO2017098018A1; JP6949841B2; US20220267522A1; CN108495882A; US20190367670A1; EP3387043B1; EP3178867A1

Abstract

本发明涉及新型生物聚合物，即通过氨基肽嵌段的聚合过程而获得的引入了肽嵌段的生物有机尼龙。本发明的方法包括如下步骤：将氨基肽嵌段与或者不与二氨基烃链混合，和使混合物与二酰氯在均相或多相介质中根据缩聚而反应。

Description

生物有机尼龙聚合物的制备方法和其作为抗菌材料的用途

本发明涉及新型生物聚合物，即通过氨基肽嵌段的聚合过程获得的引入肽嵌段的生物有机尼龙。将所述氨基肽嵌段与或者不与二氨基烃链(alcane)混合并且将混合物与二酰氯在均相或多相介质中根据缩聚而反应。本方法容许插入到最终尼龙型聚合物中的肽嵌段的比率的精细调节，从而允许控制由此获得的生物有机尼龙的生物学性质和活性。

尼龙是在日常生活中以及在生物医学和日常应用中广泛使用的一类聚合物，因为它们是韧性、耐受性且稳定的(A.Abdal-hay,A.Salam Hamdy,Y.Morsi,K.AbdelrazekKhalil,J.Hyun Lim,Mater.Lett.2014,137,378–381)。而且，它们呈现出令人感兴趣的硬度和良好的滑动性质，这对于实现例如有效且可除去的针脚是必要的。然而，对于多种应用，必须通过以特定位置和密度引入特定官能团来赋予期望的性质。开发了若干种化学改性(修饰)方法以使用不切断聚合物链的酰胺-选择性反应将官能团引入至尼龙表面(Jia等，Polymer，第47卷，第14期，2006年6月28日，第4916–4924页)。

尼龙聚合物的改性是在聚合之后进行的并且因此所添加官能团的比率、分布、分散和量的精细控制不是可行的。

对于生物材料的特殊情况，由于生物活性分子引起的尼龙的改性看上去是有前景的研究领域。

US7709601描述了用于选择和识别对尼龙表面具有高的亲和性的肽的方法。在此情况下，由于生物活性肽引起的官能化是在尼龙的聚合之后实现的并且生物活性肽仅吸附在表面上。

Wang等描述了用于将简单和纯粹的氨基酸、而不是肽引入到尼龙支架结构中的方法。所描述的方法包括合成通过癸二酰二酸连接的氨基酸的二聚体，将其活化为二酰氯，所述二酰氯由此与1,6-己二胺通过界面缩聚而反应(Synthesis and Characterization ofNovel Biodegradable Polyamides Containing α-amino acid，Journal ofMacromolecular Science,Part A:Pure and Applied Chemistry；Vol 46(3)；2009；p312-320)。

Nagata等描述了6-氨基正己酸与丙氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸共聚以改善由此获得的尼龙的生物降解性(Nylon-6 copolymers:Copolymerization with α-aminoacids，European Polymer Journal；Vol 28(9)；1992；p.1069-1072)。所获得的尼龙由各自具有一个胺官能和一个酸官能的两种嵌段构成。

这些技术涉及改善尼龙的生物降解性多于涉及赋予尼龙以有利的生物学性质和容许将单个氨基酸而不是将肽引入到尼龙型结构中。

US6517933描述了组合了天然存在的构造(building)嵌段与合成的构造嵌段的杂化聚合物材料或体系。将所述组的天然存在的构造嵌段和合成的构造嵌段混合并且在分子或者纳米级水平上接合以赋予所得混合聚合物体系以均相的或者微相分离的形态。这些杂化聚合物组合了天然材料的舒适属性与合成材料的鲁棒性和设计性质。

该文献描述了引入天然的构造嵌段的一般聚合物结构，但是其未公开如何可将特定的天然的生物活性的肽整合到尼龙型聚合物中，其也未描述如何可控制整合的比率。

因此，对于容许将生物活性的残基、特别是肽残基精确和受控地整合到尼龙聚合物中的方法存在需要。

因此，本发明公开了用于制备生物有机尼龙型聚合物的方法，其包括如下步骤：

i)制备包含选自以下A、B、C、D和E嵌段的至少一种类型的肽氨基-构造嵌段的碱性溶液：

其中：

AA为氨基酸残基，PEPTIDE为肽残基；

为AA或PEPTIDE的N_末端；

为AA或PEPTIDE的经氨基衍生的(被衍生出氨基的，amino derivatized)C_末端；

为AA的侧链的或者PEPTIDE的氨基酸残基的侧链的游离氨基；

为AA或PEPTIDE的C_末端；

为AA或PEPTIDE的被保护的N末端

ii)通过使i)的溶液与包含下式(G)：X(CO)-Y-(CO)X的二酰基G的溶液接触而聚合：

其中：

X为卤素、优选Cl

Y为(CH₂)_q、C₆H₄、C₆H₄-W-C₆H₄、C₆F₄、C₆F₄-W-C₆F₄、C₁₀H₆，

q包括在1与12之间，和

W为键、CH₂、O、S、或SiO₂[(CH₂)_rCH₃]₂，其中r包括在1与4之间，优选地r为1。

如本文中使用的，C₁₀H₆表示式

的萘基基团。

优选地，Y为(CH₂)_q或C₆H₄，其中q包括在1与12之间。在一个实施方式中Y为(CH₂)_q，其中q包括在1与12之间、特别是在1与8之间、更特别地在1与6之间。例如，q为4或8。

在一种实施方式中，i)中制备的溶液包含选自A、B、C、D和E嵌段的两种类型的肽氨基构造嵌段。

在一种实施方式中，i)中制备的溶液包含选自A、B、C、D和E嵌段的三种类型的肽氨基构造嵌段。

在一种实施方式中，i)中制备的溶液包含选自A、B、C、D和E嵌段的四种类型的肽氨基构造嵌段.

在一种实施方式中，i)中制备的溶液包含选自A、B、C、D和E嵌段的五种类型的肽氨基构造嵌段。

在本发明的另一实施方式中，i)的溶液进一步包含选自通式(F)：H₂N-Z-NH₂的二氨基-烃链构造嵌段的二氨基构造嵌段F

其中Z为(CH₂)_p、C₆H₄、C₆H₄-W’-C₆H₄、C₆F₄、C₆F₄-W’-C₆F₄、C₁₀H₆，

p包括在1与14之间，

W’为键、CH₂、O、S、或SiO₂[(CH₂)_sCH₃]₂，其中s包括在1与4之间，优选地s为1。

优选地Z为(CH₂)_p或C₆H₄，其中p包括在1与14之间。在一个实施方式中Z为(CH₂)_p，并且p包括在1与14之间、特别是在1与8之间、更特别地在1与6之间。例如，p为4或8。

所述不同的肽氨基构造嵌段和二氨基烃链构造嵌段的摩尔量使得其等于二酰基化合物G的摩尔量：[A+B+C+D+E]+[F]＝[G]。

实际上，假定[G]等于100，[F]可从0到99变化并且[A+B+C+D+E]可从1到100变化。

各种构造嵌段A、B、C、D或E的摩尔量可各自从[A+B+C+D+E]的总和的0到100％变化。因此，可使用各种类型的肽氨基构造嵌段的任意组合。于是我们可使用仅类型A嵌段、或者仅类型B嵌段、或者仅类型C嵌段、或者仅类型D嵌段或者仅类型E嵌段或其任意组合。

此外，假定如以上所揭示的，所述不同的肽氨基构造嵌段的摩尔量(包括任选的二氨基烃链嵌段在内)使得其等于二酰基化合物G的摩尔量，一种、两种、三种、四种、或五种肽氨基构造嵌段的任意组合是可能的。

在一种优选实施方式中，所述二酰基化合物G为二酰氯、更特别地己二酰二氯。

在一个实施方式中，所述聚合可在均相或多相中进行。

在所述聚合在均相中实现的情况下，将构造嵌段A-F溶解在如下的溶剂中：其也是所述二酰基化合物G的溶剂。

与构造嵌段A-F以及二酰基化合物G两者相容的可用的溶剂可选自例如DMF、DMSO和二氯甲烷。

在这样的情况下，所获得的聚合物是在所述两种溶液混合时在所述介质中瞬间形成的并且通过例如过滤而收取。然后可将由此形成的所收取的聚合物通过含水或者有机溶剂洗涤。

当所述聚合在均相中实现时，由于在所述介质中添加与在所述均相聚合中使用的溶剂混溶的碱而保证了所述介质的碱性。合适的碱可为例如二异丙基乙基胺(DIEA)。

在一种进一步的实施方式中，所述聚合是在多相中实现的，并且是通过界面聚合而引发的。界面聚合技术对于技术人员而言是公知的技术。

在这样的实施方式中，将构造嵌段A-F溶解在碱性水溶液中并且使所述溶液与包含所述二酰基化合物G的有机溶剂接触。在这两种溶液接触时，在两种不混溶液体之间的界面处发生聚合。

因此可从所述界面通过如下而收取所述尼龙型聚合物：将其逐渐拉出，从而在所述两相之间产生新的界面，在所述新的界面中发生新的聚合并且连续地形成新的聚合物。

然后可将所收取的聚合物洗涤。所述洗涤可由于溶剂例如水或任何合适的有机溶剂而实现。

在本发明中，表述i)的碱性溶液应被理解为其pH高于7、特别是高于8、更特别地高于9、甚至更特别地高于10和甚至更特别地高于11的介质。

在通过界面聚合的多相聚合的实施方式中，可将所述二酰基化合物G溶解在可选自例如二氯甲烷、三氯乙烯和它们的混合物的有机溶剂中。

聚合可在所述包含二氨基构造嵌段的碱性水溶液与所述包含二酰基化合物G、特别是二酰氯的有机溶剂相、特别是二氯甲烷相之间的界面处引发。所述二氨基构造嵌段A-F的胺官能与酰氯反应，从而在界面处形成聚合物膜。

可以此方式制备若干类型的肽-尼龙。首先，尼龙中肽嵌段以及烃链嵌段的百分比可简单地通过选择肽-二氨基构造嵌段/二氨基-烃链构造嵌段的比率而调节。

因此，在一种进一步的实施方式中，本发明涉及如下方法：其中肽-二氨基构造嵌段的摩尔浓度[A+B+C+D+E]从1到100％变化和二氨基烃链构造嵌段的摩尔浓度[F]包括在0与99％之间，这两个摩尔量之和等于100％并且对应于表示为100％的二酰基化合物的摩尔量[G]。

根据本发明的方法并且由于所述氨基肽构造嵌段的选择，可选择所述肽在聚合物链内的取向(orientation)。当所述肽的C-末端用二胺衍生时，所述肽序列被线型地引入到聚合物的链中。在这样的情况下，如果AA或PEPTIDE包含一个或多个显示出能够参与所述聚合反应的游离的伯或仲氨基的侧链，则所述游离氨基由于保护用基团而被保护以防止其参与步骤ii)处的聚合。

能根据本发明的方法获得的聚合物特征在于如下事实：至少一个肽基序被完全地整合到聚合物链内，并且这样的肽基序的含量、分布可由于二氨基肽嵌段和二氨基烃链嵌段的比率而精细地调节。由此获得的聚合物，与现有技术的尼龙型聚合物相反，特征在于肽基序的整个肽链被完整地引入到聚合物中并且不是从其悬空(pending)。因此，根据本发明的方法由于在所述方法中烃链嵌段和肽嵌段的比率而容许获得各种各样的其中这两种类型嵌段交替的基序。

本发明的方法涉及包括可用于肽偶联的至少两个氨基(两个伯或仲胺、优选地两个伯胺)的氨基肽构造嵌段，其与二酰基化合物G和任选地与式H₂N-Z-NH₂的二胺反应。本发明的方法因此容许将肽基序以不同的取向(从C_末端到N_末端或者从N_末端到C_末端)引入到尼龙链内，从而导致总体上没有对称性的聚合物。

氨基保护用基团是本领域技术人员公知的。所述氨基保护用基团优选地适合于肽偶联，并且例如可选自Fmoc、Boc、Cbz、Dde、三苯甲基、NVoc、Alloc和Troc。

在一种实施方式中，所述AA或PEPTIDE的被保护的N-末端(也标记为PG(Nter))可通过选自Fmoc、Boc、Cbz、Dde、三苯甲基、NVoc、Alloc和Troc的保护用基团保护。

这些基团是公知的并且经常用于其中需要氨基酸保护以屏蔽肽的各种氨基官能团和N-末端的肽合成中。在许多情况下还可需要胺的正交保护以选择性地保护和脱保护相同化合物上的不同基团。这可通过将Boc(碱稳定、酸不稳定的)与Fmoc(酸稳定、碱不稳定的)胺保护用基团一道使用(肽合成中常用的方法)而实现。将氨基用这样的上述保护用基团保护的方法因此是本领域技术人员公知的并且是本领域中充分地描述的并且可参见：Greene，“Protective Groups in Organic Synthesis”，Wiley，New York，2007第4版；Harrison等，“Compendium of Synthetic Organic Methods”，第1-8卷(J.Wiley &sons,1971-1996)；Paul Lloyd-Williams，Fernando Albericio，Ernest Giralt，“ChemicalApproaches to the Synthesis of Peptides and Proteins”，CRC Press，1997或者Houben-Weyl，“Methods of Organic Chemistry,Synthesis of Peptides andPeptidomimetics”，第E 22a卷，第E 22b卷，第E 22c卷，第E 22d.卷，M.Goodmann Ed.，Georg Thieme Verlag，2002。

氨基酸或肽的C-末端基团的氨基衍生可通过本领域技术人员已知的肽化学技术实现。本申请的实施例描述了例如将乙二胺通过SPPS技术引入到三苯甲基树脂上的一种方式。可应用其它用于C-末端的氨基衍生的方法。

当不需要所述肽的生物活性的序列的末梢具有活性时，或者替代地为了通过引入肽链内切酶(例如，基质金属蛋白酶、胰蛋白酶)的底物而调整尼龙的降解性，从而触发放置于专门环境中的聚合物链的降解，将所述肽线型整合到所述聚合物链中可为令人感兴趣的。

悬垂的肽链也可容易地引入到聚合物骨架中。因此，所述氨基肽嵌段在其肽链内或者在其N末端或C-末端的任意者处包括赖氨酸或者具有包含结构–(CH₂)_m-NH₂的侧链的的氨基酸残基，其中m包括在0与10之间、优选地在2与8之间。

根据该后一实施方式，可获得结构上与可通过聚酰胺聚合物链的后官能化而获得的构型类似的“梳型”构型。然而，根据本发明的方法比后官能化途径有吸引力得多，因为其使得实现在聚合物链上悬空的生物活性的官能的数量的优异控制。最后，还可将若干嵌段以合适的比率组合以产生显示出若干生物学性质/物理性质的多功能材料。

根据本发明的方法中使用的肽氨基-构造嵌段包括能够参与所述聚合的至少两个游离氨基并且最高达三个游离氨基。

根据本发明的表述能够参与所述聚合的氨基对应于伯或仲氨基R”-NH₂或R”R”’-NH，其中R”和R”’对应于C₁-C₈烷基。

如以上解释的，所述AA或PEPTIDE的侧链的游离氨基可为赖氨酸残基或者通式为–(CH₂)_m-NH₂的残基的侧链的氨基，其中m包括在0与10之间、优选地在2与8之间。

氨基酸例如组氨酸、色氨酸或者精氨酸包含具有NH基团的侧链，但是在这样的NH基团被包括在芳族环中或者以盐的形式包括在胍中并且无法参与聚合反应的意义上，不对应于根据本发明的反应性伯或仲氨基。

在所述肽氨基-构造嵌段包括两个游离氨基的情况下，第一个可为AA或PEPTIDE的N-末端并且第二个可为经氨基衍生的C-末端并且此情况对应于类型A。

在另一实施方式中，所述肽氨基构造嵌段包括三个游离氨基，一个为AA的N-末端，第二个为AA的侧链的或者PEPTIDE的氨基酸的侧链的游离氨基，并且第三个为经氨基衍生的C-末端并且此情况对应于类型B。

可是在其中所述肽氨基构造嵌段包括两个游离氨基的实施方式中，第一个可为AA或PEPTIDE的N-末端并且第二个可为AA的侧链的或者PEPTIDE的氨基酸的侧链的游离氨基并且此情况对应于类型C。

可是在其中所述肽氨基构造嵌段包括两个游离氨基的实施方式中，第一个可为经氨基衍生的C-末端并且第二个可为AA的侧链的或者PEPTIDE的氨基酸的侧链的游离氨基并且此情况对应于类型D。

可是在其中所述肽氨基构造嵌段包括两个游离氨基的实施方式中，两者均可为PEPTIDE的氨基酸的侧链的游离氨基并且此情况对应于类型E。

在本说明中表述(CH₂)_m或(CH₂)_p或(CH₂)_q应被理解为包括线型或者分叉的烷基链。

在本发明的上下文中，表述PEPTIDE对应于在通过肽键结合的氨基酸残基的链意义上的天然的肽、或者假肽或者修饰(改性)肽。按照本发明上下文中的定义，表述PEPTIDE因此对应于根据以下基序的均-或杂-低聚物：

其中：

·n包括在2与25之间、特别是2与15之间、更特别地在2与10之间、甚至更特别地在2与5之间；

·R为氨基酸的侧链，其可选自天然氨基酸侧链、非天然氨基酸侧链、经修饰(改性)或者被保护的氨基酸侧链；

·R’为H或线型或分叉的烷基链、优选地甲基、乙基、丁基、丙基、苄基或者与R连接从而形成R-R’环的C₃-C₆烷基；

·d和e使得d+e＝0-10。

由于所述PEPTIDE的性质，可使用属于所给类型A、B、C、D或E的若干不同的肽氨基构造嵌段。这样的构造嵌段可区别在于肽中包括的氨基酸的量和性质，但是在它们呈现出可用于参与所述聚合的两个或三个游离的伯或仲氨基的意义上，它们对应于通式A、B、C、D或E。

因此，可使用在多肽链的氨基酸残基的性质和/或量方面有差异的不同的类型A构造嵌段。

因此，可使用在多肽链的氨基酸残基的性质和/或量方面有差异的不同的类型B构造嵌段。

因此，可使用在多肽链的氨基酸残基的性质和/或量方面有差异的不同的类型C构造嵌段。

因此，可使用在多肽链的氨基酸残基的性质和/或量方面有差异的不同的类型D构造嵌段。

因此，可使用在多肽链的氨基酸残基的性质和/或量方面有差异的不同的类型E构造嵌段。

所述氨基-构造嵌段的PEPTIDE可为任意类型的肽，但是优选为生物活性的肽。

PEPTIDE的优选序列可选自Gly-Phe-Arg、Lys-Gly-Phe-Arg、Arg-Arg和Lys-Ahx-Arg-Arg。

在本发明的一种进一步的实施方式中，所述氨基-构造嵌段可用探针例如荧光团标记。因此，在第一实施方式中，AA的侧链的或者PEPTIDE的氨基酸残基的侧链的游离氨基可用探针修饰。

所述探针可选自荧光素、荧光素盐、4′,5′-双[N,N-双(羧甲基)-氨基甲基]荧光素、6-[荧光素-5(6)-甲酰氨基]己酸、6-[荧光素-5(6)-甲酰氨基]己酸、荧光素-5(6)-异硫氰酸酯N-羟基琥珀酰亚胺酯、荧光素-α-D-N-乙酰基神经氨酸苷–聚丙烯酰胺(fluorescein-α-D-N-acetylneuraminide–polyacryl-amide)、荧光素亚磷酰胺(fluorescein amidite)、荧光素-二(β-D-吡喃半乳糖苷)、荧光素-二(β-D-吡喃葡萄糖苷)、荧光素二乙酸酯、荧光素-5(6)-异硫氰酸酯二乙酸酯、荧光素-5-马来酰亚胺二乙酸酯、荧光素-6-异硫氰酸酯二乙酸酯、荧光素二丁酸酯、荧光素二月桂酸酯、荧光素-透明质酸、荧光素异硫氰酸酯、荧光素–葡聚糖异硫氰酸酯、乙酸汞-荧光素(mercury-fluoresceinactate)、荧光素单-对-胍基苯甲酸酯盐酸盐、荧光素O,O′-二丙烯酸酯、荧光素O,O′-二甲基丙烯酸酯、荧光素邻-丙烯酸酯、荧光素O-甲基丙烯酸酯、荧光素N-羟基琥珀酰亚胺酯、荧光素-5-氨基硫脲(fluorescein-5-thiosemicarbazide)、荧光素-α-D-半乳糖胺聚丙烯酰胺、荧光素-α-D-吡喃甘露糖苷-聚丙烯酰胺、4(5)-(碘代乙酰氨基)-荧光素、5-(溴甲基)荧光素、5-(碘代乙酰氨基)荧光素、氨基苯基-荧光素、生物素-4-荧光素、羟基苯基-荧光素、MTS-4-荧光素、聚(荧光素-O-丙烯酸酯)、聚(荧光素-O-甲基丙烯酸酯)、PPHT-荧光素乙酸酯、5(6)-(生物素酰氨基己酰氨基)戊基硫脲二基荧光素、N-(5-荧光素基)马来酰亚胺、荧光素-二[亚甲基-N-甲基甘氨酸]、藻红B、乙基曙红、5-羧基荧光素、5-羧基荧光素N-琥珀酰亚氨基酯、6-羧基-荧光素N-羟基琥珀酰亚胺酯、二苄基荧光素、对甲氨基酚、6-氨基荧光素、罗丹明6G、罗丹明B和罗丹明123。

用于将探针接枝在肽上、特别是氨基酸的侧链的氨基上的方法是技术人员公知的并且是可容易地得到的。

在另一实施方式中，可将探针接枝在AA或者PEPTIDE(其在此情况下包含具有游离氨基的侧链以参与聚合)的N-末端和如以上所解释的那样经氨基衍生的C-末端上。

本发明进一步涉及能根据本发明的方法获得的生物有机尼龙型聚合物。

本发明的生物有机尼龙型聚合物包括至少一组重复单元或者由至少一组重复单元构成，所述组选自：

a)由式A1和A2的重复单元构成的组a：

和/或b)由式B1-B8的重复单元构成的组b：

和/或c)由式C1和C2的重复单元构成的组c：

和/或

d)由式D1和D2的重复单元构成的组d：

和

和/或

e)由式E1和E2的重复单元构成的组e：

其中各AA、PEPTIDE、PG(Nter)、Y和Z独立地如以上定义，并且(Cter)表示AA或PEPTIDE的C_末端。

如本文中使用的，AA或PEPTIDE的C_末端被理解为经衍生或者未经衍生的。

在一个实施方式中，其为未经衍生的，于是所述C_末端为游离羧酸COOH。

在另一实施方式中，其是经衍生的。经衍生的C_末端的实例为CONH₂、COOR、CONHR、CONR_aR_b，其中R_a和R_b独立地表示线型或分叉的(C₁-C₆、优选地C₁-C₄)烷基、芳基或芳烷基。

如本文中使用的，“烷基”指的是直链或支化的单价饱和烃链，其优选地包含1-6个碳原子，包括，但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基等。

如本文中使用的术语“芳基”指的是优选地包括5-10个碳原子并且包括一个或者多个稠合的环的芳族基团，例如苯基或萘基。有利地，其为苯基。任选地，所述芳基被一个或多个例如选自如下的取代基取代：烷基、OH、O烷基、NH₂、NH烷基、N(烷基)₂。

如本文中使用的术语“芳烷基”或“芳基-(C₁-C₆)烷基”指的是经由如以上定义的烷基与分子结合的如以上定义的芳族基团。特别地，芳烷基为苄基。

虚线键

为将一个重复单元连接至另一个的键。

值得注意的是，按照肽领域中的通常惯例，以上重复单元是从N-末端(单元的左侧)到C-末端(单元的右侧)取向的。而且，如以上关于单体B、C、D和E解释的，重复单元B1-B8、C1、C2、D1、D2、E1和E2包括如下的氨基酸或肽：其具有至少一个(对于C1、C2为1个，对于D1、D2、E1和E2为2个，和对于B1-B8为3个)悬空的氨基作为两个重复单元之间的连接部分。

取决于在本发明的方法中是否已经使用嵌段B，所述生物有机尼龙型聚合物可为线型的或者交联的。

在第一实施方式中，所述生物有机尼龙型聚合物为线型的。由于各氨基肽单体包含至少两个可参与与二酰基的聚合反应的游离氨基，因此所述生物有机尼龙型聚合物不具有对称性。换而言之，本发明的生物有机尼龙型聚合物不是交替共聚物，而是相反可定义为无规共聚物。

在该第一实施方式中，所述生物有机尼龙型聚合物包括选自如以上定义的组a、c、d、和/或e的多组重复单元或者由选自如以上定义的组a、c、d、和/或e的多组重复单元构成。

在该第一实施方式的一种具体变型中，所述生物有机尼龙型聚合物包括选自组a、组c、组d和组e的2组重复单元。在另一变型中，所述生物有机尼龙型聚合物包括选自组a、组c、组d和组e的3组重复单元。在另一变型中，所述生物有机尼龙型聚合物包括全部4组重复单元a、c、d和e。

在一种具体变型中，所述生物有机尼龙型聚合物是通过使用仅氨基-构造嵌段A而获得的。所述生物有机尼龙型聚合物于是由重复单元(A1)和(A2)构成。在该变型中，所述生物有机尼龙型聚合物具有下式：

其中各AA、PEPTIDE、Y和Z独立地如以上所定义，和

m和m’独立地选自正实数、例如选自0-2000例如1-1000的整数，

m和m’不能同时为0，

和t为正整数，其优选为1-2000或者1-1000。

例如，所述生物有机尼龙型聚合物具有下式：

其中各R、R’、Y、Z、d和e独立地如以上所定义，

n为正实数、例如整数，其可不为0、优选为2-1000，和

m和m’独立地选自正实数、例如选自0-2000例如1-1000的整数，

m和m’不能同时为0，

和t为正整数，其优选为1-2000或者1-1000。

在一种具体变型中，所述生物有机尼龙型聚合物是通过使用仅氨基-构造嵌段C获得的。所述生物有机尼龙型聚合物于是由重复单元(C1)和(C2)构成。在该变型中，所述生物有机尼龙型聚合物具有下式：

其中各AA、PEPTIDE、(Cter)、Y和Z独立地如以上定义，和

m和m’独立地选自正实数、例如选自0-2000例如1-1000的整数，

m和m’不能同时为0，

和t为正整数，其优选为1-2000或1-1000。

例如，所述生物有机尼龙型聚合物具有下式：

其中各AA、PEPTIDE、PG(Cter)、R’、R”、Y、Z、d和e独立地如以上定义，

m和m’独立地选自正实数、例如选自0-2000例如1-1000的整数，

m和m’不能同时为0，

和t为正整数，其优选为1-2000或1-1000。

在一种具体变型中，所述生物有机尼龙型聚合物是通过使用仅氨基-构造嵌段D而获得的。所述生物有机尼龙型聚合物于是由重复单元(D1)和(D2)构成。在该变型中，所述生物有机尼龙型聚合物具有下式：

其中各AA、PEPTIDE、PG(Nter)、Y和Z独立地如以上定义

m和m’独立地选自正实数、例如选自0-2000例如1-1000的整数，

m和m’不能同时为0，

和t为正整数，其优选为1-2000或1-1000。

例如，所述生物有机尼龙型聚合物具有下式：

其中各AA、PEPTIDE、PG(Nter)、R’、R”、Y、Z、d和e独立地如以上定义，

m和m’独立地选自正实数、例如选自0-2000例如1-1000的整数，

m和m’不能同时为0，

和t为正整数，其优选为1-2000或1-1000。

在一种具体变型中，所述生物有机尼龙型聚合物是通过使用仅氨基-构造嵌段E而获得的。所述生物有机尼龙型聚合物于是由重复单元(E1)和(E2)构成。在该变型中，所述生物有机尼龙型聚合物具有下式：

其中各AA、PEPTIDE、PG(Nter)、(Cter)、Y和Z独立地如以上定义

m和m’独立地选自正实数、例如选自0-2000例如1-1000的整数，

m和m’不能同时为0，

和t为正整数，其优选为1-2000或1-1000。

例如，所述生物有机尼龙型聚合物具有下式

其中各AA、PEPTIDE、PG(Nter)、(Cter)、R’、R”、Y、Z、d和e独立地如以上定义，

m和m’独立地选自正实数、例如选自0-2000例如1-1000的整数，

m和m’不能同时为0，

和t为正整数，其优选为1-2000或1-1000。

在第二实施方式中，所述生物有机尼龙型聚合物是交联的。其因此至少包含如以上定义的重复单元B1-B8(即组b的重复单元)。

在一种具体变型中，所述交联的生物有机尼龙型聚合物进一步包括重复单元A1和A2。

在一种具体变型中，所述交联的生物有机尼龙型聚合物进一步包括重复单元C1和C2。

在一种具体变型中，所述交联的生物有机尼龙型聚合物进一步包括重复单元D1和D2。

在一种具体变型中，所述交联的生物有机尼龙型聚合物进一步包括重复单元E1和E2。

在一种具体变型中，所述交联的生物有机尼龙型聚合物进一步包括选自组a、组c、组d和组e的任意2组重复单元。

在一种具体变型中，所述交联的生物有机尼龙型聚合物进一步包括选自组a、组c、组d和组e的任意3组重复单元。

在一种具体变型中，所述交联的生物有机尼龙型聚合物进一步包括重复单元A1、A2、C1、C2、D1、D2、E1和E2。特别地，其由重复单元A1、A2、B1-B8、C1、C2、D1、D2、E1和E2构成。

这样的生物有机尼龙型聚合物(其为线型或交联的)可通过例如差示扫描量热法、元素分析、空间排阻色谱法、氨基酸分析而表征。

本发明还涉及根据本方法获得的生物有机尼龙型聚合物用于制造材料、特别是生物材料、更特别地抗菌材料的用途。

在一个实施方式中，所述材料是可吸收的、特别是生物可吸收的。

在一个实施方式中，本发明涉及根据本发明的生物有机尼龙型聚合物用于制造材料、特别是抗菌材料、更特别地生物材料、甚至更特别地生物可吸收的材料的用途。

此外，本发明的一个目的是提供包括根据本发明的生物有机尼龙型聚合物或者由根据本发明的生物有机尼龙型聚合物构成的材料。

这样的材料可选自抗菌材料、消炎材料、杀生物剂(杀虫剂，biocide)材料、杀真菌剂材料。

此外，本发明的一个目的是提供包括根据本发明的生物有机尼龙型聚合物的医用设备或者布(fabric)。有利地，所述生物有机尼龙型聚合物向所述医用设备或布提供抗菌、消炎、杀生物剂和/或杀真菌剂性质。

所述医用设备可例如为用于体液的过滤器、或者缝合线或导管或敷料或者可植入设备。

所述布可为例如短袜、鞋底、长袜、或衬衣。

本发明的进一步目的在于根据本发明的生物有机尼龙型材料用于制造传感器材料、特别是对环境改变作出反应的材料的用途。

实际上，嵌入本发明的生物有机尼龙型聚合物中的肽、特别是生物活性的肽的存在容许具有对环境的任何改变作出反应并且可用作生物传感器的材料。

图1描绘用于制备根据本发明的生物有机尼龙型聚合物的一般程序。

图2描绘用于制备表1的氨基肽构造嵌段2和4的合成路线的一般程序。

图3描绘用于制备表1的氨基肽构造嵌段3和5的合成路线的一般程序。

实施例

实施例1：用氨基构造嵌段化合物1 DanLysNHCH₂CH₂NH₂制备尼龙N1

使用三苯甲基氯树脂、通过Fmoc SPPS制备化合物1，所述三苯甲基氯树脂首先与乙二胺反应。

将式H₂N-(CH₂)₂-NH₂的乙二胺引入2-氯三苯甲基上描述于许多论文中，并且作为一个实例，描述于如下中：‘A New Way to Silicone Based Peptide POlymers’,SaidJebors,Jeremie Ciccione,Soultan Al-Halifa,Benjamin Nottelet,ChristineEnjalbal,Céline M’Kadmi,Muriel Amblard,Ahmad Mehdi,Jean Martinez and GillesSubra.Angew.Chem.Int.Ed.,Volume 54,Issue 12,pages 3778–3782,March 16,2015。

在此情况下，将二胺引入氯化物树脂上是如下实现的：

向在CH₂Cl₂中的2-氯三苯甲基氯树脂(1.44mmol Cl/g，5g)的预溶胀悬浮液添加乙二胺(1.44ml，3当量)、DIEA(8.8ml，7当量)在DMF(50ml)中的溶液。将反应混合物在室温下搅拌过夜，然后用如下洗涤：DMF(3x)、DCM(3x)、MeOH(1x)和DCM(1x)。

在将FmocLys(Boc)OH偶联在伯胺基团上之后，根据以下方案获得了化合物1并且其在没有进一步纯化的情况下使用。

通过如下制备荧光性尼龙N1：首先将己二酰二氯溶解在DCM(0.4M)中。然后用吸管在该有机相上面沉积0.5M NaOH溶液的薄层。最后，将在0.5M NaOH中的1和1,6二氨基己烷的混合物(10/100、1/100和0.1/100；总浓度＝0.4M)缓慢地沉积在所述有机相上面。

聚合立即在界面处发生。将所得聚合物手动地用棒从该烧杯拉出。可获得超过一米长的白色且耐受性的线(丝，wire)，取决于其长度，其可具有可变的厚度。

于在多种溶剂中洗涤以除去未反应的物种和在真空下干燥之后，所述线看上去是更粗糙的(harsh)并且是耐受性的，但是不是那么有弹性，即使其保持柔性也是如此。产率几乎是定量的(>99％)，暗示着所述肽可能被完全消耗而作为所述聚合物中的二胺构造嵌段。

实施例2：多种尼龙的制备

类似地并且使用如在实施例1中所描述的实验程序，在Rink酰胺-PS(类型C)上、或者在首先用Fmoc乙二胺官能化的2-氯-氯-三苯甲基-PS树脂(类型L)上合成四种其它的肽序列(表1中的2-5)。

在从所述树脂切断之后，将所述肽通过制备性RP-HPLC纯化。化合物2和3分享相同的Gly-Phe-Arg肽序列，其被以线型方式(类型L)或者通过N-末端赖氨酸作为悬垂链(类型C)引入到聚合物骨架中。肽4和5为由在我们的实验室中设计的短的抗菌性两亲性Palm-Arg-Arg-NH2肽衍生的阳离子型序列。有趣的是，这样的肽的衍生物被接枝在玻璃表面上或者被引入包括肽-有机硅的新型生物有机聚合物中。所得杂化材料保持对大肠杆菌的抗菌性质，从而巩固了如下事实：该抗菌肽的作用方式涉及细菌膜的失稳。肽5导致以梳状构型的包含所述抗菌肽序列的尼龙，而肽4导致包含所述抗菌肽序列的线型尼龙。将用于N1的相同程序应用于其它肽尼龙的合成。将肽2-5以与1,6-二氨基己烷的不同x/y比率使用，从而产生十二种不同的尼龙(表1)。此外，制备了引入丹磺酰衍生物1(1％)和肽4(9％)的荧光性尼龙N6。

将所有的尼龙，包括不含任何肽序列的N0，通过ATG和DSC表征以测定玻璃化转变温度、熔融和凝固温度。所述廓线与常规的1-6尼龙相当，表明与常规1.6-二氨基相联系的1-10％的肽的引入实际上未影响机械性质。

表1.肽尼龙

[a]参见图1：L意指线型肽-尼龙，C意指梳状肽-尼龙，M意指多官能(多功能)肽尼龙

[b]x/y为肽/二氨基己烷的摩尔比率，[c]x/y/z为肽4/二氨基己烷/化合物1的摩尔比率

实施例3：肽-尼龙N2-1％的合成程序。

首先，将己二酰氯(625μL)在二氯甲烷(10.7ml)中的0.4M溶液引入20mL烧杯中。

然后，用吸管将1.6二氨基己烷(449mg)和肽序列3(221mg)的混合物在10.7mL的0.5M NaOH中的0.4M的溶液轻轻地沉积在所述己二酰氯的有机溶液的顶部上。

聚合立即在界面处发生。将所得聚合物手动地用棒从该烧杯拉出并且用如下洗涤：10mL甲醇(3X)、10mL水(3X)、10mL丙酮(3X)，并且干燥。

实施例4：肽-尼龙N2-100％的合成程序：

首先，将己二酰氯(312.5μL)在二氯甲烷(5.3ml)中的0.4M溶液引入20mL烧杯中。

然后，用吸管将肽序列2(1.4g)在5.3mL的0.5M NaOH中的0.4M溶液轻轻地沉积在所述己二酰氯的有机溶液的顶部上。

实施例5肽-尼龙N2-100％的合成程序：

向肽序列2(0.35g)在DMF中的0.1M溶液添加DIEA(6当量，684μL)和己二酰氯(1当量，78.1μL)。容许搅拌该反应混合物直至聚合物的沉淀。将所得聚合物过滤并且用如下洗涤：10mL甲醇(3X)、10mL水(3X)、10mL丙酮(3X)，并且干燥。

实施例6肽-尼龙N3-1％的合成程序。

首先，将己二酰氯(625μL)在二氯甲烷(6.15ml)中的0.4M溶液引入20mL烧杯中。

然后，用吸管将1.6二氨基己烷(449mg)和肽序列3(221mg)的混合物在6.15mL的0.5M NaOH中的0.4M溶液轻轻地沉积在所述己二酰氯的有机溶液的顶部上。

序列表

<110> 蒙彼利埃大学(UNIVERSITE DE MONTPELLIER)

国家科学研究中心(CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE) (CNRS)

<120> 生物有机尼龙聚合物的制备方法和其作为抗菌材料的用途

<130> D35360

<140> PCT EP2016/080517

<141> 2016-12-09

<150> EP15306964.6

<151> 2015-12-09

<160> 2

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 4

<212> PRT

<213> 人工的

<220>

<223> 肽尼龙

<220>

<221> MOD_RES

<222> (4)..(4)

<223> 酰胺化

<400> 1

Lys Gly Phe Arg

1

<210> 2

<211> 4

<212> PRT

<213> 人工的

<220>

<223> 肽尼龙

<220>

<221> MOD_RES

<222> (2)..(2)

<223> Xaa为Ahx

<220>

<221> MOD_RES

<222> (4)..(4)

<223> 酰胺化

<400> 2

Lys Xaa Arg Arg

1

Claims

1.用于制备生物有机尼龙型聚合物的方法，其包括如下步骤：

i)制备包含如下的碱性溶液：

-选自以下B和D嵌段的至少一种类型的肽氨基-构造嵌段：

其中AA为氨基酸残基，PEPTIDE为肽残基；

■为AA或PEPTIDE的N_末端；

●为AA或PEPTIDE的经氨基衍生的C_末端；

为AA的侧链的或者PEPTIDE的氨基酸残基的侧链的游离氨基；

---为AA或PEPTIDE的被保护的N_末端；和

-选自通式(F)：H₂N-Z-NH₂的二氨基-烃链构造嵌段的二氨基构造嵌段F，

其中：

Z为(CH₂)_p，和

p包括在1与8之间

ii)通过使i)的溶液与包含下式(G)：X(CO)-Y-(CO)X的二酰基G的溶液接触而引发聚合

其中：

X为卤素，

Y为(CH₂)_q，和

q包括在1与8之间。

2.权利要求1的方法，其中在二酰基化合物(G)中，X为Cl。

3.权利要求1的方法，其中所述聚合在均相或多相中实现。

4.权利要求1-3任一项的方法，其中所述聚合在均相中实现并且将构造嵌段B、D和F溶解在如下溶剂中：其也是所述二酰基化合物G的溶剂。

5.权利要求1-3任一项的方法，其中所述聚合在多相中实现并且聚合是通过界面聚合而引发的。

6.权利要求1-3任一项的方法，其中收取和洗涤所述聚合物。

7.权利要求1-3任一项的方法，其中i)的碱性溶液具有高于7的pH。

8.权利要求1-3任一项的方法，其中所述二酰基化合物(G)为己二酰二氯。

9.权利要求1-3任一项的方法，其中肽-二氨基构造嵌段的摩尔浓度[B+D]高于或等于1％并且严格小于100％，并且二氨基烃链构造嵌段的摩尔浓度[F]严格高于0％并且小于或等于99％，两者的摩尔量之和等于100％并且对应于表示为100％的二酰基化合物的摩尔量[G]。

10.权利要求1-3任一项的方法，其中AA或PEPTIDE的被保护的N_末端通过选自如下的保护用基团保护：Fmoc、Boc、Cbz、Dde、三苯甲基、NVoc、Alloc和Troc。

11.权利要求1-3任一项的方法，其中所述氨基肽嵌段在其肽链内或者在其N末端或C-末端的任意者处包括具有包含以下结构的侧链的氨基酸残基：–(CH₂)_m-NH₂，其中m包括在0与10之间。

12.权利要求11的方法，其中m包括在2与8之间。

13.权利要求1-3任一项的方法，其中PEPTIDE对应于根据以下基序的均-或杂-低聚物：

其中：

·n包括在2与10之间；

·R为氨基酸的侧链，其可以选自天然氨基酸侧链、非天然氨基酸侧链、经修饰的氨基酸侧链；

·R’为H；

·d和e使得d+e＝0-10。

14.权利要求13的方法，其中n包括在2与5之间。

15.权利要求1-3任一项的方法，其中将所述氨基-构造嵌段用探针标记。

16.权利要求15的方法，其中所述探针为荧光团。

17.能通过权利要求1-16任一项的方法获得的生物有机尼龙型聚合物。

18.生物有机尼龙型聚合物，其包括至少一组重复单元或者由至少一组重复单元构成，所述组选自：

b)由式B1-B8的重复单元构成的组b：

和/或

d)由式D1和D2的重复单元构成的组d：

和

其中各AA、PEPTIDE、Y和Z独立地如权利要求1中定义，和PG(Nter)表示AA或PEPTIDE的被保护的N_末端。

19.权利要求18的生物有机尼龙型聚合物，其由选自组d的至少一组重复单元构成。

20.权利要求19的生物有机尼龙型聚合物，其中其具有下式(ID)：

其中各AA、PEPTIDE、PG(Nter)、Y和Z独立地如权利要求1中所定义，

m和m’独立地选自正实数，

m和m’不能同时为0，和

t为正整数。

21.权利要求20的生物有机尼龙型聚合物，其中m和m’各自为在0与2000之间的整数。

22.权利要求20的生物有机尼龙型聚合物，其中t为1-2000的整数。

23.权利要求17-22任一项的生物有机尼龙型聚合物用于制造材料的用途。

24.权利要求23的用途，其中所述材料是抗菌材料。

25.权利要求23的用途，其中所述材料是生物材料。

26.权利要求23的用途，其中所述材料是生物可吸收的材料。

27.布，其包括权利要求17-22任一项的生物有机尼龙型聚合物。