CN111518172B - 高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽及其制备方法，该类抗菌肽由两部分组成：第一部分为高代树枝状聚赖氨酸，第二部分为修饰用疏水链段。本发明的高代抗菌肽有着天然抗菌肽的两亲性的结构特点，并且有着类似的膜破坏抗菌机理。同时，侧链修饰用了有着良好的生物相容性的疏水链段，使得高代抗菌肽还能有着良好的生物相容性以及较低的细菌毒性，高代树枝状聚赖氨酸也能够有包载药物并且缓释的功能，能够作为在一些抗癌药物的载体。

Description

高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽及其制备方法
技术领域
本发明属于医用高分子材料技术领域，具体涉及一种高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽及其制备方法。
背景技术
当今抗生素在临床上的不合理应用以及在非临床上的滥用导致众多耐药菌甚至超级细菌的不断出现。其次当今抗生素的研发周期远远落后于耐药菌的繁殖速度，而且部分制药公司由于抗生素研发成本高、经济效益逐步降低、报批挑战性大等原因退出新药研制的舞台，所以新型抗生素的数量也在不断减少，面对越来越严峻的事态，抗菌肽成为了新型抗菌物质，它们一般带正电，热稳定性高，具有广谱高效的抗菌性和细胞选择性，其独特的膜破坏杀菌机制不易引起病原体的耐药性突变，但是抗菌肽生产周期长，成本高，因此抗菌肽在临床医疗领域的广泛应用还存在诸多困难。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的首要目的是提供一种高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽。
本发明的第二个目的在于提供一种高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的制备方法。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽，其结构式如下：
Figure BDA0002459257360000011
其中，x选自5-20中的整数，x代表树枝状聚赖氨酸的迭代次数，y选自1-10中的整数，y代表疏水链段的数目，R表示赖氨酸，A表示修饰链段；
其中A的结构如下：
Figure BDA0002459257360000021
Z选自10-50中的整数，代表疏水性高分子的单体的聚合度，M表示疏水性高分子的单体。疏水性高分子选自末端带氨基的聚己内酯、末端带氨基的聚乳酸中的一种以上。
一种如上述的高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将疏水性高分子、邻苯二甲酸酸酐在溶剂内反应，得到未活化的修饰链段，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000022
(2)将未活化的修饰链段与N,N’-二环己基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺在溶剂中反应，得到活化的修饰链段，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000023
(3)将所述活化的修饰链段和高代树枝状聚赖氨酸在溶剂内反应，透析得到高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽。
优选地，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，溶剂选自四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、甲苯、丙酮和二甲基亚砜中的一种以上。
优选地，步骤(1)中，疏水性高分子选自末端带氨基的聚己内酯、末端带氨基的聚乳酸中的一种以上。
优选地，步骤(1)的反应的温度为10-30℃，反应的时间为2-24h。
优选地，步骤(2)的反应的温度为10-30℃，反应的时间为2-24h。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
第一、本发明的抗菌肽模拟天然抗菌肽的两亲性和电正性的结构特点，因此，本发明的抗菌肽具有与天然抗菌肽类似的膜破坏抗菌机理，对革兰氏阴性细菌与革兰氏阳性细菌的最低抑菌浓度(MIC)均小于32μg/mL。
第二、抗菌肽侧链修饰用了有着良好的生物相容性的修饰链段，使得高代抗菌肽还能有着良好的生物相容性以及较低细菌毒性，当其浓度小于500μg/mL时，其溶血率小于10％。
附图说明
图1为本发明的实施例1的聚己内酯修饰的五代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的制备过程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽及其制备方法。
<高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽>
高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的结构式如下：
Figure BDA0002459257360000031
其中，x选自5-20中的整数，x代表树枝状聚赖氨酸的迭代次数，y选自1-10中的整数，y代表疏水链段的数目，R表示赖氨酸；
其中修饰链段A的结构式如下：
Figure BDA0002459257360000032
Z选自10-50中的整数，代表疏水性高分子的单体的聚合度，M表示疏水性高分子的单体。
(疏水性高分子)
疏水性高分子选自末端带氨基的聚己内酯、末端带氨基的聚乳酸中的一种以上。
<高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的制备方法>
高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将疏水性高分子、邻苯二甲酸酸酐在溶剂内反应，得到未活化的修饰链段，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000041
(2)将未活化的修饰链段与N,N’-二环己基碳二亚胺(DCC)和N-羟基琥珀酰亚胺(HOSu)在溶剂中反应，得到活化的修饰链段，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000042
(3)将所述活化的修饰链段高代和树枝状聚赖氨酸在溶剂内反应，透析得到高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽。
(溶剂)
在步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，溶剂可以选自四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二氯甲烷(DCM)、甲苯、丙酮和二甲基亚砜(DMSO)中的一种以上。
(疏水性高分子)
在步骤(1)中，疏水性高分子选自末端带氨基的聚己内酯、末端带氨基的聚乳酸中的一种以上。
在步骤(1)中，反应的温度可以为10-30℃，优选为25℃；反应的时间可以为2-24h，优选为8h。
在步骤(2)中，反应的温度可以为10-30℃，优选为25℃；反应的时间可以为2-24h，优选为8h。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
本实施例的聚己内酯疏水链段修饰的第五代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)称取3.542g(0.002mol)端基为氨基且聚合度Z为15的聚己内酯溶于50mL二甲基亚砜中，并加入2.96g(0.002mol)邻苯二甲酸酸酐，得到未活化的聚己内酯疏水链段，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000051
(2)在含未活化的聚己内酯疏水链段的溶液中加入0.4125g N,N’-二环己基碳二亚胺和0.275g N-羟基琥珀酰亚胺在25℃下反应8h，得到活化的聚己内酯疏水链段，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000052
(3)将所述活化的聚己内酯疏水链段和(4.151g)(0.001mol)端基为二苯甲胺的第五代树枝状聚赖氨酸在二甲基亚砜内25℃下反应8h，得到含聚己内酯疏水链段修饰的第五代树枝状聚赖氨酸；
(4)、透析得到第五代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000053
实施例2：
本实施例的聚乳酸疏水链段修饰的第五代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的制备方法包括如下步骤：
(1)称取3.578g(0.002mol)端基为氨基且聚合度Z为24的聚乳酸链溶于50mL二甲基亚砜中，并加入2.96g(0.002mol)邻苯二甲酸酸酐，得到未活化的聚乳酸疏水链段，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000061
(2)在含未活化的聚乳酸疏水链段的溶液中加入0.4125g N,N’-二环己基碳二亚胺和0.275g N-羟基琥珀酰亚胺在25℃下反应8h，得到活化的聚乳酸疏水链段，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000062
(3)将所述活化的聚乳酸疏水链段和(4.151g)(0.001mol)端基为二苯甲胺的第五代树枝状聚赖氨酸在二甲基亚砜内25℃下反应8h，得到含聚乳酸疏水链段修饰的第五代树枝状聚赖氨酸；
(4)透析得到第五代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽，其结构式为：
Figure BDA0002459257360000071
<效果实验>
以上述实施例1的产品做如下实验。
选取革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌作为测试菌种，将两种细菌用高温灭菌后的LB肉骨头汤在37℃下培育18h，并将细菌浓度稀释至106CFU/mL，以供抗菌测试使用。
首先，采用光密度法测试树枝状聚赖氨酸类抗菌肽对大肠杆菌的抗菌性。称取10.00mg聚合物溶解于5mL去离子水中，采用对半稀释法得到不同浓度的聚合物溶液各2mL，分别置于单独的有盖培养皿中，随后向每个培养皿中加入2mL大肠杆菌溶液，使各个培养皿中聚合物溶液的最终浓度依次为1000μg/mL、500μg/mL、250μg/mL、125μg/mL、64μg/mL、32μg/mL、16μg/mL、8μg/mL。将培养皿置于37℃恒温培养24h。每隔2h使用紫外分光光度计测量各个样品在600nm下的吸光度，同时测量未与聚合物作用的大肠杆菌溶液的吸光度作为空白对照。
其次，重复以上步骤，菌种换用金黄色葡萄球菌，测试树枝状聚赖氨酸类抗菌肽对金黄色葡萄球菌的抗菌性。
最后，测得树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的最低抑菌浓度(MIC)均小于32μg/mL。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的制备方法，其特征在于，所述的高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽为聚己内酯疏水链段修饰的第五代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽，其结构式为：
Figure FDA0004170197030000011
其制备方法包括如下步骤：
(1)称取3.542g 0.002mol端基为氨基且聚合度Z为15的聚己内酯溶于50mL二甲基亚砜中，并加入2.96g 0.002mol邻苯二甲酸酸酐，得到未活化的聚己内酯疏水链段，其结构式为：
Figure FDA0004170197030000012
(2)在含未活化的聚己内酯疏水链段的溶液中加入0.4125g N,N’-二环己基碳二亚胺和0.275g N-羟基琥珀酰亚胺在25℃下反应8h，得到活化的聚己内酯疏水链段，其结构式为：
Figure FDA0004170197030000021
(3)将所述活化的聚己内酯疏水链段和4.151g 0.001mol端基为二苯甲胺的第五代树枝状聚赖氨酸在二甲基亚砜内25℃下反应8h，得到含聚己内酯疏水链段修饰的第五代树枝状聚赖氨酸。
2.一种高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽的制备方法，其特征在于，所述的高代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽为聚乳酸疏水链段修饰的第五代树枝状聚赖氨酸类抗菌肽，其结构式为：
Figure FDA0004170197030000022
其制备方法包括如下步骤：
(1)称取3.578g 0.002mol端基为氨基且聚合度Z为24的聚乳酸链溶于50mL二甲基亚砜中，并加入2.96g 0.002mol邻苯二甲酸酸酐，得到未活化的聚乳酸疏水链段，其结构式为：
Figure FDA0004170197030000031
(2)在含未活化的聚乳酸疏水链段的溶液中加入0.4125g N,N’-二环己基碳二亚胺和0.275g N-羟基琥珀酰亚胺在25℃下反应8h，得到活化的聚乳酸疏水链段，其结构式为：
Figure FDA0004170197030000032
(3)将所述活化的聚乳酸疏水链段和4.151g 0.001mol端基为二苯甲胺的第五代树枝状聚赖氨酸在二甲基亚砜内25℃下反应8h，得到含聚乳酸疏水链段修饰的第五代树枝状聚赖氨酸。
3.根据权利要求1或2任一所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的反应的温度为10-30℃，反应的时间为2-24h。
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