CN112645858A - 含二硫键的抑菌剂的制备方法与应用 - Google Patents

含二硫键的抑菌剂的制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含二硫键的广谱抑菌剂的制备方法，所述抑菌剂的结构式为：
Figure DDA0002851397450000011
其中，n为1‑3的整数，m为8‑13的整数，X＝Cl、Br、I。本发明的含二硫键的抑菌剂，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等生活常见菌都表现出了良好的抑菌效果，是一种新型的广谱抑菌剂；同时该含二硫键的抑菌剂具有良好的生物相容性和生物降解性，安全性更好。

Description

含二硫键的抑菌剂的制备方法与应用
技术领域
本发明涉及抑菌剂技术领域，具体涉及一种含二硫键的抑菌剂的制备方法以及应用。
背景技术
在日常生活中，虽然人们一直暴露于充满细菌真菌的环境当中，但是大部分情况下这些细菌真菌并不会对人造成危害。而在一些特殊环境或场所中，则需要采取一些方法抑制细菌真菌的生长，甚至杀死这些微生物。例如石油开采，其管道会因为细菌的存在而被腐蚀，导致开采效率大幅下降。因此具有杀菌功能的日用化学品与工业化学品，如洗手液、洗衣液、消毒凝胶等应运而生。但是现有的大部分杀菌剂的生物相容性和生物降解性不好，导致安全性欠佳，无法应用于生物医药领域。
二硫键是连接不同肽链或同一肽链中，两个不同半胱氨酸残基之巯基的化学键，其广泛地存在于蛋白质和生物大分子中，因此相较于一些其他基团有着更好的生物相容性。因此基于二硫键构建新型的具有良好生物相容性的抑菌剂，具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含二硫键的抑菌剂的制备方法，该抑菌剂的结构中带有两个阳离子头基，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌三种生活常见菌都表现出了良好的抑菌效果，是一种新型的广谱抑菌剂；同时该含二硫键的抑菌剂具有良好的生物相容性和生物降解性，安全性更好。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种含二硫键的抑菌剂的制备方法，所述表面抑菌剂具有如式(I)所示的结构式：
Figure BDA0002851397430000021
其中，n为1-3的整数，m为7-17的整数，X＝Cl、Br、I；
所述制备方法包括以下步骤：
(1)在碱性条件下，按照(0.9～1.5):(4.8～5.3):(2.5～3.4)的摩尔比将胱胺二盐酸盐与酸溶液、醛溶液混合反应，生成N,N,N',N'-四甲基胱胺；
(2)按照(0.9～1.5):(1.8～2.3)的摩尔比，将N,N,N',N'-四甲基胱胺与卤代烷烃混合反应，生成所述含二硫键的表面活性剂；
其中，所述卤代烷烃为碳链长度为8-18的氯代、溴代或碘代烷烃中的一种或几种的混合物。
本发明的一种优选的实施例中，所述n＝2，m＝11，X＝Br，此时所述表面活性剂为(二硫代二-2,1-乙二基)-二(N-十二烷基-N,N-二甲基溴化铵)，其具有如式(Ⅱ)所示的结构式：
Figure BDA0002851397430000022
进一步地，所述酸溶液为甲酸溶液或醋酸溶液，所述醛溶液为甲醛溶液或乙醛溶液。
进一步地，步骤(1)中，所述反应温度控制在-10～50℃，反应pH控制在7～12，反应时间控制在0.5～72h。
第二方面，本发明还提供了所述的含二硫键的抑菌剂的应用，所述应用领域包括但不限于洗涤剂、洗手液和化妆品。
进一步地，所述菌包括但不限于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、蜡状芽孢杆菌和铜绿假单胞菌。
进一步地，所述含二硫键的抑菌剂在使用时，需要配制成水相溶液，所述水相为灭菌的蒸馏水。
进一步地，所述抑菌剂对大肠杆菌的最小抑菌浓度为62.5mg/L。
进一步地，所述抑菌剂对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为62.5mg/L。
进一步地，所述抑菌剂对白色念珠菌的最小抑菌浓度为62.5mg/L。
进一步地，所述抑菌剂对蜡状芽孢杆菌和铜绿假单胞菌的最小抑菌浓度为62.5mg/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明的含二硫键的表面活性剂具有良好的广谱抑菌性能。经试验验证，本发明的含二硫键的表面活性剂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、蜡状芽孢杆菌和铜绿假单胞菌的最小抑菌浓度均为62.5mg/L；与聚赖氨酸、聚赖氨酸盐酸盐相比，本发明的抑菌剂的抑菌效果更好，最小抑菌浓度更低。
2.相较其他常见的阳离子表面活性剂，本发明的抑菌剂结构中存在的二硫键增加了其在生物体内的相容性和生物降解性，这一特点也使得它在生物医药领域的应用前景会更广阔。
附图说明
图1为(二硫代二-2,1-乙二基)-二(N-十二烷基-N,N-二甲基溴化铵)的核磁共振1H NMR谱图；
图2为不同菌浓度下聚赖氨酸(ε-PL)和聚赖氨酸盐酸盐(ε-PL·HCl)的抑菌圈大小；其中左上为ε-PL·HCl，浓度为10-5mg/L，左下为ε-PL·HCl，浓度为10-6mg/L；右上为ε-PL，浓度为10-6mg/L，右下为ε-PL，浓度为10-5mg/L。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
以下实施例中，油酸酰胺丙基二甲基叔胺(PKO)、聚赖氨酸、聚赖氨酸盐酸盐(ε-PL·HCl)均通过市购获得。采用的菌种购买自北纳生物，保藏在江南大学化工学院协同创新中心C212，其中大肠杆菌的型号为ATCC 22922，金黄色葡萄球菌的型号为ATCC 6538，白色念珠菌的型号为ATCC 10231，蜡样芽孢杆菌的型号为ATCC 11778，铜绿假单胞菌的型号为ATCC 27853。
实施例1：合成(二硫代二-2,1-乙二基)-二(N-十二烷基-N,N-二甲基溴化铵)
在碱性条件下，按照摩尔比例1:5:3，将胱胺二盐酸盐与甲酸溶液、甲醛溶液反应生成N,N,N',N'-四甲基胱胺。接着，提纯N,N,N',N'-四甲基胱胺，再将提纯后的N,N,N',N'-四甲基胱胺与溴代十二烷按照摩尔比1:2混合，最终生成含二硫键的双子抑菌剂(二硫代二-2,1-乙二基)-二(N-十二烷基-N,N-二甲基溴化铵)。
抑菌性能测试
1.配制培养基
将5g牛肉膏、10g蛋白胨、5gNaCl、1L蒸馏水混合后，调pH至7.2-7.4，再经121℃高压灭菌15min，制得LB培养基。
将5g蛋白胨，1g磷酸二氢钾，2g酵母浸出粉，0.5g硫酸镁，20g葡萄糖，1L蒸馏水混合后，调pH至6.4左右，再经121℃高压灭菌15min，制得改良马丁培养基。
将15g胰蛋白胨、5g大豆蛋白胨、5g氯化钠、1L蒸馏水混合后，调pH至7.2-7.4，再经121℃高压灭菌15min，制得TSB培养基。
2.配制菌悬液
按照1×106CFU/mL的接种浓度将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别接种于LB培养基中，37℃恒温箱中培养24h，得到大肠杆菌菌悬液和金黄色葡萄球菌菌悬液。
按照1×106CFU/mL的接种浓度将白色念珠菌接种于马丁培养基中，28℃恒温箱中培养24h，得到白色念珠菌菌悬液。
按照1×106CFU/mL的接种浓度将蜡状芽孢杆菌以及铜绿假单胞菌接种于TSB培养基中，37℃恒温箱中培养24h，得到蜡状芽孢杆菌以及铜绿假单胞菌菌悬液。
3.最小抑菌浓度测试
采用倍比稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)：依次用无菌水将抑菌剂(二硫代二-2,1-乙二基)-二(N-十二烷基-N,N-二甲基溴化铵)和对比物(聚赖氨酸、聚赖氨酸盐酸盐)稀释成系列浓度。将待测药液分别加入96孔板中，其中每个小孔中加入50微升的测试液与50微升制备好的菌悬液(1×106CFU/mL)，每组都加入无菌水100微升阴性对照和100微升菌液作为阳性对照。将配制好的96孔板放置到对应温度的恒温箱培养24h后观察，以不产生浑浊的孔对应的最低浓度作为该样品的最小抑菌浓度。所得结果如表1所示。
表1本发明抑菌剂和其他抑菌物质的抑菌性能对比
Figure BDA0002851397430000061
从表1中可以看出，本发明的抑菌剂(二硫代二-2,1-乙二基)-二(N-十二烷基-N,N-二甲基溴化铵)，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、蜡状芽孢杆菌以及铜绿假单胞菌的最小抑菌浓度均为62.5mg/L；相比于PKO的500mg/L要小，其抑菌性能也更优异。ε-PL·HCl作为一种的天然食品添加剂，拥有良好的抑菌性能，将本发明的最低抑菌浓度与它对比可以看出，本发明的抑菌性能要优于ε-PL·HCl和ε-PL。由此可以看出，本发明中的抑菌剂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等多种生活常见菌都具有良好的抑菌效果，具有广谱抑菌的特性，可应用于洗涤剂、洗手液和化妆品等多个领域中。并且，该抑菌剂具有良好的生物相容性和生物降解性，有望应用于生物医药领域。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种含二硫键的抑菌剂的制备方法，所述抑菌剂具有如式(I)所示的结构式：
Figure FDA0002851397420000011
其中，n为1-3的整数，m为7-17的整数，X＝Cl、Br、I；
其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)在碱性条件下，按照(0.9～1.5):(4.8～5.3):(2.5～3.4)的摩尔比将胱胺二盐酸盐与酸溶液、醛溶液混合反应，生成N,N,N',N'-四甲基胱胺；
(2)按照(0.9～1.5):(1.8～2.3)的摩尔比，将N,N,N',N'-四甲基胱胺与卤代烷烃混合反应，生成所述含二硫键的表面活性剂；
其中，所述卤代烷烃为碳链长度为8-18的氯代、溴代或碘代烷烃中的一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的含二硫键的抑菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸溶液为甲酸溶液或醋酸溶液，所述醛溶液为甲醛溶液或乙醛溶液。
3.根据权利要求1所述的含二硫键的抑菌剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应温度控制在-10～50℃，反应pH控制在7～12，反应时间控制在0.5～72h。
4.权利要求1所述的含二硫键的抑菌剂在洗涤剂、洗手液和化妆品的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述菌包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、蜡状芽孢杆菌和铜绿假单胞菌。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述抑菌剂对大肠杆菌的最小抑菌浓度为62.5mg/L。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述抑菌剂对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为62.5mg/L。
8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述抑菌剂对白色念珠菌的最小抑菌浓度为62.5mg/L。
9.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述抑菌剂对蜡状芽孢杆菌和铜绿假单胞菌的最小抑菌浓度为62.5mg/L。
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