CN111454395A - 一种抗菌高分子及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子领域，具体涉及一种抗菌高分子，a、由亲水性甲基丙烯酸酯类单体、疏水性甲基丙烯酸酯类单体和生物相容性单元共聚得到的无规共聚物，b、所述无规共聚物的粘均分子量为3000‑8000，c、所述无规共聚物中亲水性甲基丙烯酸酯类的重量百分比为50％‑95％，生物相容性单元的重量百分比为2％‑10％。本发明的有益效果是：本发明制备的抗菌高分子具有高效广谱抑菌作用，对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、口腔乳杆菌和绿脓杆菌均产生了明显得抑制作用，而且具有很低的溶血活性，稳定性好，尤其是在酸性条件下，抗菌活性依旧较强。

Description

一种抗菌高分子及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子领域，具体涉及一种抗菌高分子及其制备方法。
背景技术
近年来由于传统抗生素的滥用导致越来越严重的病原微生物的耐药性问题，而且一些抗生素毒性较高易发生溶血现象，给人类的健康带来巨大威胁，迫切需要开发新的抗菌药物。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种抗菌高分子，具有高效广谱抑菌作用，而且具有很低的溶血活性，稳定性好。
本发明提供了如下的技术方案：
一种抗菌高分子，其特征在于，
a、由亲水性甲基丙烯酸酯类单体、疏水性甲基丙烯酸酯类单体和生物相容性单元共聚得到的无规共聚物，
b、所述无规共聚物的粘均分子量为3000-8000，
c、所述无规共聚物中亲水性甲基丙烯酸酯类的重量百分比为50％-95％，生物相容性单元的重量百分比为2％-10％。
优选的，所述亲水性甲基丙烯酸酯类单体的结构通式为
Figure BDA0002437412040000011
其中R1为未取代的一级、二级或三级烷基。
优选的，所述疏水性丙烯酸酯单体结构通式为
Figure BDA0002437412040000021
其中R2为未取代的一级、二级或三级长碳链季铵盐。
优选的，所述生物相容性单元为甲基丙烯酸羟乙酯。
本发明还提供一种抗菌高分子的制备方法，包括如下步骤：
S1、将亲水性甲基丙烯酸酯类单体、疏水性甲基丙烯酸酯类单体、生物相容性单元、链转移剂和溶剂均匀混合，加热至40-60℃；
S2、将自由基引发剂滴加至S1中的反应体系，40-60℃下保温6-12h；
S3、S2中的反应结束，对产物进行清洗，在40-60℃下烘干，得到所述抗菌高分子。
优选的，所述S1中，亲水性甲基丙烯酸酯类单体、疏水性甲基丙烯酸酯类单体、生物相容性单元、链转移剂和溶剂按照(1-3)摩尔：1摩尔：(0.1-0.2)摩尔：(0.05-0.2)摩尔：(20-40)毫升的比例进行混合。
优选的，所述S1中，链转移剂为十二烷基硫醇或巯基乙醇。
优选的，所述S2中，滴加的自由基引发剂与疏水性甲基丙烯酸酯类单体的摩尔比为1：(50-100)。
优选的，所述S1中，所述溶剂为乙腈或水。
优选的，S3中的清洗过程为先用乙腈清洗2-4次，再用二氯甲烷清洗2-4次。
本发明的有益效果是：
本发明制备的抗菌高分子具有高效广谱抑菌作用，对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、口腔乳杆菌和绿脓杆菌均产生了明显的抑制作用，而且具有很低的溶血活性，稳定性好，尤其是在酸性条件下，抗菌活性依旧较强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做具体说明。
实施例1
向50mL反应管中依次加入乙腈(30mL)、甲基丙烯酸丁酯(0.07mol)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(0.07mol)、甲基丙烯酸羟乙酯(0.015mol)和十二烷基硫醇(0.007mol)，油浴加热至60℃。待温度稳定几分钟后，将引发剂偶氮二异丁睛(1.0mmol)溶于10mL乙腈中添加至反应中保温6h，用乙腈洗涤反应体系3次，将固体残渣再用二氯甲烷洗涤2次，将固体残渣置于50℃烘箱烘干，即得所述抗菌高分子。
所述抗菌高分子的粘均分子量为3000-4500，所述抗菌高分子中甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的重量百分比为50％-55％，甲基丙烯酸羟乙酯的重量百分比为5％-10％。
实施例2
向50mL反应管中依次加入乙腈(30mL)、甲基丙烯酸丁酯(0.07mol)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(0.14mol)、甲基丙烯酸羟乙酯(0.015mol)、和十二烷基硫醇(0.007mol)，油浴加热至60℃。待温度稳定几分钟后，将引发剂偶氮二异丁睛(1.0mmol)溶于10mL乙腈中添加至反应中保温6h。用乙腈洗涤反应体系3次，将固体残渣再用二氯甲烷洗涤2次，将固体残渣置于50℃烘箱烘干，即得所述抗菌高分子。
所述抗菌高分子的粘均分子量为5000-6500，所述抗菌高分子中甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的重量百分比为70％-75％，甲基丙烯酸羟乙酯的重量百分比为2％-6％。
实施例3
向50mL反应管中依次加入乙腈(30mL)、甲基丙烯酸丁酯(0.07mol)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(0.21mol)、甲基丙烯酸羟乙酯(0.015mol)和十二烷基硫醇(0.007mol)，油浴加热至60℃。待温度稳定几分钟后，将引发剂偶氮二异丁睛(1.0mmol)溶于10mL乙腈中添加至反应中保温6h。用乙腈洗涤反应体系3次，将固体残渣再用二氯甲烷洗涤2次，将固体残渣置于50℃烘箱烘干，即得所述抗菌高分子。
所述抗菌高分子的粘均分子量为6000-7000，所述抗菌高分子中甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的重量百分比为90％-95％，甲基丙烯酸羟乙酯的重量百分比为2％-6％。
结果与检测
一、本发明抗菌高分子最小抑菌浓度和最小杀菌浓度测定
用无菌水将实施例1制备得到的抗菌高分子稀释成浓度分别为1024、512、256、128、64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125μg/mL的抗菌高分子溶液。将受试菌株接种培养后，稀释成菌落数约为5×105CFU/mL左右的菌液。取1mL的菌液分别加至上述制备好的抗菌高分子溶液中，此时，各溶液中抗菌高分子浓度分别为512、256、128、64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125、0.0625μg/mL。同样的方法制备头孢羟唑溶液，作为阳性对照；另设不含药组作为阴性对照。放置于37℃空气孵箱中孵育10-15h,观察抗菌效果，无细菌生长的最低抗菌高分子浓度即为最小抑菌浓度值；依次将未见细菌生长各管培养物分别吸取0.2mL倾倒于琼脂培养皿上，37℃再培养15h，培养皿上菌落小于3个的最低抗菌高分子浓度即为最小杀菌浓度值。结果如表1所示，
表一
Figure BDA0002437412040000041
从表1中可知，本发明的抗菌高分子对4种菌均有良好的抗菌效果，其中最好的是绿脓杆菌。
二、不同pH值对抗菌高分子最小抑菌浓度的影响
分别将含有不同样品浓度的培养基的pH调整至5.0、6.0、7.0、8.0和9.0,室温静置30min后，按上述方法测定最小抑菌浓度值。结果如表2所示，
表二
Figure BDA0002437412040000051
从表二中可知，本发明的抗菌高分子在不同pH环境下抗菌活性比较稳定，值的注意的是，在酸性条件下，部分菌种最小抑菌浓度反而有所降低。
三、细菌灭活率试验
分别取1mL浓度为64μg/mL的抗菌高分子溶液和头孢羟唑溶液，向上述两种溶液中分别加入金黄葡萄球菌、大肠杆菌、口腔乳杆菌和绿脓杆菌悬液，配成细菌浓度为109cfu/mL的菌液。在5s和1min后，取出菌液，梯度稀释后涂琼脂板计数。实验中以1mL去离子水溶液为空白组，进行相同处理，并依照其中的细菌存活数计算各组的细菌灭活率。结果如表3、4所示。
表3 5s内细菌灭活率(％)
抗菌高分子溶液 头孢羟唑溶液
金黄葡萄球菌 38.52 21.23
大肠杆菌 32.39 25.55
口腔乳杆菌 35.24 26.34
绿脓杆菌 33.81 22.56
表4 1min内细菌灭活率(％)
Figure BDA0002437412040000052
Figure BDA0002437412040000061
四、溶血活性实验
取新鲜的白鼠红细胞用生理盐水洗2次，2000rpm，离心30分钟，4％重悬到生理盐水中。取1mL红细胞混悬液分别加入5种不同浓度的抗菌高分子溶液，轻混后置37℃的恒温箱中温浴。阴性对照组用生理盐水，阳性对照组用蒸馏水，处理同上。3h后离心，取上清，测545nm处吸光值，溶血率(％)＝(试验管吸光度-阴性对照管吸光度)/(阳性对照管吸光度-阴性对照管吸光度)×100％，结果如表5所示。
表5
试剂浓度 10ug/ml 50ug/ml 100ug/ml 500ug/ml 1000ug/ml
溶血率 0.00％ 0.08％ 0.52％ 20.53％ 32.52％
由表5可知，抗菌高分子的溶血活性非常低，在试剂浓度远超样品最小杀菌浓度的情况下，溶血率依旧很低，表明其具有较好的安全性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗菌高分子，其特征在于，
a、由亲水性甲基丙烯酸酯类单体、疏水性甲基丙烯酸酯类单体和生物相容性单元共聚得到的无规共聚物，
b、所述无规共聚物的粘均分子量为3000-8000，
c、所述无规共聚物中亲水性甲基丙烯酸酯类的重量百分比为50％-95％，生物相容性单元的重量百分比为2％-10％。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌高分子，其特征在于，所述亲水性甲基丙烯酸酯类单体的结构通式为
Figure FDA0002437412030000011
其中R1为未取代的一级、二级或三级烷基。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌高分子，其特征在于，所述疏水性丙烯酸酯单体结构通式为
Figure FDA0002437412030000012
其中R2为未取代的一级、二级或三级长碳链季铵盐。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌高分子，其特征在于，所述生物相容性单元为甲基丙烯酸羟乙酯。
5.一种如权利要求1所述抗菌高分子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将亲水性甲基丙烯酸酯类单体、疏水性甲基丙烯酸酯类单体、生物相容性单元、链转移剂和溶剂均匀混合，加热至40-60℃；
S2、将自由基引发剂滴加至S1中的反应体系，40-60℃下保温6-12h；
S3、S2中的反应结束，对产物进行清洗，在40-60℃下烘干，得到所述抗菌高分子。
6.根据权利要求5所述的一种抗菌高分子的制备方法，其特征在于，所述S1中，亲水性甲基丙烯酸酯类单体、疏水性甲基丙烯酸酯类单体、生物相容性单元、链转移剂和溶剂按照(1-3)摩尔：1摩尔：(0.1-0.2)摩尔：(0.05-0.2)摩尔：(20-40)毫升的比例进行混合。
7.根据权利要求5所述的一种抗菌高分子的制备方法，其特征在于，所述S1中，链转移剂为十二烷基硫醇或巯基乙醇。
8.根据权利要求5所述的一种抗菌高分子的制备方法，其特征在于，所述S2中，滴加的自由基引发剂与疏水性甲基丙烯酸酯类单体的摩尔比为1：(50-100)。
9.根据权利要求5所述的一种抗菌高分子的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述溶剂为乙腈或水。
10.根据权利要求5所述的一种抗菌高分子的制备方法，其特征在于，S3中的清洗过程为先用乙腈清洗2-4次，再用二氯甲烷清洗2-4次。
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