CN114195934B - 一种具有细菌靶向功能的ucst型聚合物及制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物医药材料的技术领域，公开了一种具有细菌靶向功能的UCST型聚合物及制备方法与应用。方法：以有机溶剂为反应介质，将丙烯酰胺、丙烯腈及改性葡萄糖单体在链转移剂和引发剂的作用下进行聚合反应，乙酰基脱除，获得具有细菌靶向功能的UCST聚合物。聚合物的结构为式I。所述聚合物具有最高临界溶液温度和良好的生物相容性。所述聚合物促进细菌聚集体的形成，实现细菌靶向功能。本发明的聚合物用作抗菌载体。本发明的聚合物具有良好的抗菌药物(光热试剂)包覆能力，聚合物负载光热试剂后，在红外光照射下，其对细菌的靶向功能极大增强光热试剂的原位杀菌效果。

Description

一种具有细菌靶向功能的UCST型聚合物及制备方法与应用
技术领域
本发明属于生物医药材料的技术领域，具体涉及一种具有细菌靶向功能的UCST型聚合物及其制备方法与应用。
背景技术
温度响应型聚合物材料是一种对外界温度变化敏感的“智能材料”，在持续加热或冷却时，温敏型聚合物会发生亲-疏水之间的相转变。根据相转变温度的不同，温敏型聚合物可以分为具有最低临界溶液温度(LCST)和最高临界溶液温度(UCST)的两大类聚合物。基于这些聚合物的特性，温敏型聚合物已被广泛应用于药物递送、生物分离和组织工程等领域。而在药物递送领域，应用较多的是LCST型聚合物。但与以分子链坍塌挤压方式释放药物的LCST型聚合物相比，UCST型聚合物能够通过分子链解离的方式释放药物，使得药物释放效率更高。因此，UCST型聚合物在药物递送应用上具有更大的优势。
随着一些抗菌剂的大量使用，细菌出现耐药性，抗菌剂的抗菌效果大幅下降，给临床细菌感染治疗带来了巨大压力。开发高效低毒的抗菌剂是解决细菌感染的有效途径，但抗菌剂的研发速度却远远跟不上细菌的耐药速度。因此，利用载体优化抗菌剂与细菌之间的作用方式以提高抗菌效果，也是目前解决抗菌剂耐药性等缺陷的一个策略。因此，具有药物释放完全优点的UCST型聚合物作为抗菌药物递送载体具有更大的优势。然而，目前缺乏UCST聚合物与细菌之间相互作用的研究，用于抗菌药物载体的UCST聚合物种类十分有限，且缺乏调控细菌行为和细菌靶向给药杀灭的功能。并非任意的UCST聚合物都能与任意的抗菌药物进行联用。在将UCST聚合物与抗菌药物应用过程中可能会存在UCST聚合物相转变温度不匹配，抗菌药物负载效率或释放效率不高，抗菌效果不好等问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种具有细菌靶向功能的最高临界溶液温度(UCST)型聚合物及其制备方法。本发明的聚合物具有UCST响应性及其细菌靶向的功能。本发明将大量葡萄糖单元引入UCST聚合物中，并未影响聚合物UCST性质同时增强了聚合物和细菌之间的作用，赋予其靶向细菌及调控细菌形态的功能。本发明将含糖UCST聚合物作为抗菌剂载体，实现细菌靶向给药和杀灭，有助于提高抗菌剂的抗菌性能。
本发明的另一目的在于提供上述具有UCST响应性及细菌靶向功能的聚合物的应用。所述聚合物用作抗菌剂载体。所述抗菌剂载体在载药后能够细菌靶向给药，且能杀灭细菌、增强抗菌剂抗菌能力。本发明的具有细菌靶向功能的最高临界溶液温度(UCST)型聚合物相转变温度为40～50℃，在与抗菌剂复合后，温度达到相转变温度促进抗菌药物释放，再联合UCST聚合物的细菌靶向功能，显著提高抗菌药物的抗菌效率。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种具有细菌靶向功能的UCST聚合物，其结构为式I：
Figure BDA0003403983940000021
R1为NC-CH2-
Figure BDA0003403983940000022
R2为CH3-(CH2)11-
Figure BDA0003403983940000023
或者R1为
Figure BDA0003403983940000024
R2
Figure BDA0003403983940000025
或者R1为
Figure BDA0003403983940000026
R2为苯基
Figure BDA0003403983940000027
式中x，y，z表示各重复单元的聚合度，x，y，z分别为大于等于1的整数。
所述x，y，z优选满足以下条件：x+y+z＝100～200，x:y:z＝1:(7～15):(1～1.4)。
链引发剂为CMDT(氰基甲基十二烷基三硫代碳酸酯)时，具有细菌靶向功能的UCST聚合物的结构为
Figure BDA0003403983940000031
链引发剂为CDPA (4-氰基-4-[[(十二烷硫基)硫酮甲基]硫基]戊酸)时，具有细菌靶向功能的UCST聚合物的结构为
Figure BDA0003403983940000032
链引发剂为CPPA(4-氰基-4-(苯基硫代甲酰硫基)戊酸)时，具有细菌靶向功能的UCST聚合物的结构为
Figure BDA0003403983940000033
一种具有细菌靶向功能的UCST聚合物的制备方法，包括以下步骤：
1)以有机溶剂为反应介质，在有机溶剂中，丙烯酰胺(AAm)、丙烯腈(AN)及改性葡萄糖单体(AcGlcEMA单体)在链转移剂和引发剂的作用下进行聚合反应，后续处理，得到聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)；
2)将聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)中乙酰基脱除，获得具有细菌靶向功能的UCST聚合物(聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc))。
所述改性葡萄糖单体(AcGlcEMA单体)的结构为
Figure BDA0003403983940000041
所述改性葡萄糖单体(AcGlcEMA单体)是由溴代四乙酰葡萄糖(AcGlcBr)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)反应得到；
所述改性葡萄糖单体(AcGlcEMA单体)具体制备步骤：在低温和保护性氛围下，将溴代四乙酰葡萄糖(AcGlcBr)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)加入有机溶剂溶解，再加入催化剂进行反应，后续处理，得到AcGlcEMA单体。
所述单体AcGlcEMA合成的反应方程式为：
Figure BDA0003403983940000042
步骤1)中所述有机溶剂为无水DMSO；
步骤1)中所述反应温度为65～90℃，反应时间为20～24h。
步骤1)中所述引发剂为AIBN(偶氮二异丁腈)、ABVN(偶氮二异庚腈)、BPO(过氧化二苯甲酰)中一种以上；所述链引发剂为CMDT(氰基甲基十二烷基三硫代碳酸酯)、CDPA(4-氰基-4-[[(十二烷硫基)硫酮甲基]硫基]戊酸)、CPPA(4-氰基-4-(苯基硫代甲酰硫基)戊酸)中的一种，优选为CMDT。
步骤1)中所述丙烯腈(AN)的用量为聚合物单体摩尔量的5％～10％，AcGlcEMA单体的用量为聚合物单体摩尔量的6％～9％；聚合物单体为丙烯酰胺(AAm)、丙烯腈(AN)和步骤(1)制备的AcGlcEMA。
步骤1)中所述聚合物单体：链引发剂：引发剂的摩尔比为(300～400):1:(0.1～0.3)；所述聚合物单体在有机溶剂中的质量浓度为250～350mg/mL。
步骤1)中所述后续处理是指反应结束后，将体系浸入冰水中淬灭，再经稀释、透析、冻干。
所述的稀释指加入反应体系10～20倍体积量的水；所述的透析指利用3000Da透析袋用水透析，透析2～4天。
所述聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)的具体制备方法为：AAm、AN、AcGlcEMA三种单体完全溶解在有机溶剂中，加入链转移剂和引发剂，除氧后进行聚合反应，反应结束后，浸入冰水中淬灭，再经稀释、透析、冻干后得到产物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)。
步骤2)中所述将聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)中乙酰基脱除是指将聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)在碱液中进行反应，脱乙酰基，后续处理。
步骤2)中所述碱液为NaOH水溶液；所述碱液质量浓度为2％～10％。
步骤2)中所述聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)的质量:碱液的体积为1g:200～300mL。
所述在碱液中进行反应的反应温度为80～90℃，反应时间为6～8h。
步骤2)中，所述后续处理为加酸调节反应体系至中性，透析，冻干；所述酸为0.1M的HCl溶液；所述透析指利用3000Da透析袋对去离子水透析，透析天数为2～4天。
步骤2)中所述聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)的具体制备方法为：聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)加入碱液中，在加热条件下反应脱去乙酰基，后续处理，得到聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)。
步骤1)中所述聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)合成的反应方程式：以链引发剂为CMDT为例；
Figure BDA0003403983940000051
步骤2)中所述聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)合成的反应方程式：以链引发剂为CMDT为例；
Figure BDA0003403983940000061
所述聚合物用作抗菌剂载体，在细菌靶向给药和杀灭，增强抗菌剂的抗菌效果上的应用。
一种抗菌产品，包括上述聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)和抗菌剂；
具体是上述聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)和抗菌剂制备得到。
所述抗菌产品为具有细菌靶向和UCST功能的高效抗菌制品，聚合物用作抗菌剂载体。
所述抗菌剂为光热试剂IR780、吲哚菁绿(ICG)；所述抗菌中的细菌为大肠杆菌(E.coil ATCC8739)，E.coil TOP10，E.coil ATCC25922)。
所述抗菌产品的具体制备方法为将抗菌剂溶于有机溶剂中，加入聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)水溶液中，混合均匀，超声，离心，冷冻干燥，得到药物载体。所述聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)水溶液的浓度为0.5～2mg/mL。
所述聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)与IR780的质量比为100：(15～45)，优选为100：(20～45)。
所述抗菌剂与有机溶剂的质量体积比为(15～35)mg：1mL。
所述超声时间为15～30分钟。
所述有机溶剂为DMSO。
所述冷冻干燥是指将离心后的上清液冷冻干燥。
所述抗菌产品在抗菌时，抗菌产品的浓度大于等于10μg/mL。
本发明利用溴代四乙酰葡萄糖(AcGlcBr)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)反应制备单体AcGlcEMA，再通过丙烯酰胺(AAm)、丙烯腈(AN)及AcGlcEMA单体聚合，经脱乙酰基后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)。
本发明的聚合物能通过分子链上修饰的糖分子形成的糖簇效应显著提高与细菌之间的结合力，促进细菌聚集体的形成，实现细菌靶向功能，且细菌聚集形态受温度、聚合物浓度及游离葡萄糖浓度等因素调控。同时所述聚合物也具有良好的药物包覆能力，聚合物负载光热试剂IR780后，在红外光照射下，其对细菌的靶向功能可极大增强IR780的原位杀菌效果。
本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明合成原料廉价易得，合成反应条件温和，工艺操作简单。
(2)本发明制备的聚合物具有UCST响应性、优异的生物相容性和稳定的药物包覆效果，是一种良好的生物功能材料。
(3)本发明的聚合物能够促进细菌聚集体的形成，且细菌聚集形态能通过温度、聚合物浓度及游离葡萄糖浓度等因素易于调控。
(4)本发明制备的聚合物具有细菌靶向功能，可实现细菌的靶向给药。
(5)本发明制备的聚合物作为光热试剂(如：IR780)的载体，能够提高光热试剂(如：IR780)的溶解度，同时显著增强光热试剂(如：IR780)的原位杀菌效果。
(6)本发明制备的聚合物具有很好的水溶性，作为药物载体使用过程中无需加入有机溶剂助溶，安全方便。
附图说明
图1为实施例1所得聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1溶液在400nm处不同温度下透光率的曲线及白光下的光学图片；
图2中A、B为实施例1所得聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1分别在37℃和55℃下的粒径及扫描电镜(SEM)图；
图3为实施例1所得聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1的细胞毒性实验结果图；
图4为实施例1所得聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1在不同温度(图A)、不同葡萄糖浓度(图B)及不同聚合物浓度(图C)条件下调控细菌聚集形态的共聚焦图片；
图5为实施例1所得聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1负载IR780后的体外靶向抗菌结果图；A为不同用量下载药的药物载体柱状图，B为光学效果图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明的单体AcGlcEMA是由溴代四乙酰葡萄糖(AcGlcBr)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)制备而成的(具体可见：M.Ambrosi,A.S.Batsanov,N.R.Cameron,B.G.Davis,J.A.K.Howard and R.Hunter,Influence of preparation procedure on polymercomposition:synthesis and characterisation of polymethacrylates bearing beta-D-glucopyranoside and beta-D-galactopyranoside residues,J.Chem.Soc.-PerkinTrans.1,2002,1,45-52.)。
实施例中AcGlcEMA单体的具体制备步骤为：在-40℃下，称取2gAcGlcBr和1.9gHEMA加入10mL无水二氯甲烷(DCM)中，在N2氛围下搅拌至完全溶解后，再加入1.5g三氟甲磺酸银，并将反应混合物在相同条件下搅拌反应48h。反应结束后，将混合物逐渐恢复至室温。然后过滤，将溶剂旋蒸除去，加入50mL吡啶和20mL乙酸酐溶解并在N2中搅拌过夜。旋蒸除去溶剂，将残余物加入50mL DCM溶解，依次用0.25M盐酸溶液、饱和NaHCO3和饱和NaCl溶液洗涤，并用无水Na2SO4干燥。旋蒸除去溶剂，混合物物用快速色谱法纯化(乙酸乙酯:己烷为3:7)，得到无色片状晶体AcGlcEMA。
实施例1
(1)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-1：将AAm(300mg，4.2mmol)，AN(21.22mg，0.4mmol)，AcGlcEMA(184.17mg，0.4mmol)，CMDT(4.46mg，0.014mmol)，AIBN(0.46mg，0.0028mmol)和1.6mL DMSO加入反应容器中，搅拌至完全溶解。混合液利用隔膜泵抽真空10min以除去氧气，将其置于70℃油浴锅中反应24h。反应结束后，反应容器浸入冰水中淬灭。然后加入20mL去离子水稀释，混合液用截留分子量为3000Da的透析袋对去离子水透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-1。
(2)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1：称取1g聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-1加入300mL质量分数为2％的NaOH溶液中，于85℃下搅拌反应8h。反应结束后，用0.1N的HCl调节体系pH值为7.0～7.5。然后混合液置于截留分子量为3000Da的透析袋中对去离子透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1。
(3)制备载药的药物载体：称取20mg IR780溶于1mL DMSO中，获得IR780溶液；取IR780溶液15μL，加入1mL浓度为1mg/mL的P(AAm-co-AN-co-Glc)-1溶液中。涡旋混合均匀后在25℃水中超声15min，5000rpm离心3min后，上清液经冷冻干燥后得到药物载体P(AAm-co-AN-co-Glc)-1/IR780。
取1mg冻干后P(AAm-co-AN-co-Glc)-1/IR780在1mLDMSO中复溶，经测量780nm处的吸光度，得到IR780负载率为9.1％。
对本实例制备的聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1进行温度响应性测试，结果见图1；图1为实施例1制备的聚合物溶液在400nm处透光率随温度变化的曲线图，测试条件为配置成浓度为10mg/mL的P(AAm-co-AN-co-Glc)-1水溶液后，在具有外置加热功能的紫外分光光度计中以0.5℃/min的速率升温并测量其在400nm处的透光率，定义透光率为50％时所对应的温度为该聚合物的高临界溶解温度。该结果表明P(AAm-co-AN-co-Glc)-1聚合物具有明显的UCST性质，且相转变温度为43℃，从光学图片也可以直观的看到溶液透光率随温度变化的情况。
对本实例制备的聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1进行粒径测试和扫描电镜成像，结果见图2；图2中A、B分别为实施例1制备的聚合物在37℃和55℃下的粒径及SEM图。在37℃下，该聚合物在水溶液中自组装为粒径220nm的球形胶束，但当温度升至55℃时，聚合物发生疏水向亲水的转变，胶束解离，聚合物在水溶液中呈现出粒径20nm的无规则颗粒。该结果也表明聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1具有明显的UCST性质。
对本实例制备的聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1进行细胞毒性的表征，选用小数胚胎成纤维细胞(NIH3T3)进行实验。首先，将NIH3T3细胞接种到96孔板(5×103细胞/孔)中并在5％CO2、37℃条件下培养24小时。随后，弃培养基并分别加入不同浓度P(AAm-co-AN-co-Glc)-1的培养基溶液以继续培养24小时。然后，除去培养基，用PBS缓冲液洗涤细胞3次，并在每个细胞板中放置100μL CCK-8工作液后，在37℃下继续培养2小时。最后，通过酶标仪在450nm处测试细胞的吸光度，结果见图3；图3为实施例1制备的聚合物的细胞毒性实验结果。结果表明，聚合物浓度达到2mg/mL浓度以下都不影响细胞的增殖，说明该聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1具有良好的生物相容性。
对本实例制备的聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1进行不同条件下调控细菌聚集形态观察，选用大肠杆菌(E.coil ATCC8739)进行实验。所有细菌的实验耗材均采用高温高压灭菌处理，LB培养基按照说明书溶解于去离子水中，并使用灭菌锅进行灭菌。首先用接种针挑取少量大肠杆菌(E.coil ATCC8739)加入2mL LB培养基中，37℃下置于摇床中培养(220rpm)，至OD600达到0.6。将含有FITC-d-Lys荧光染料的新鲜培养基和不同浓度样品的PBS溶液加入菌液中，稀释OD600至0.3，同时控制FITC-d-Lys浓度为0.1mM。混合菌液在37℃下孵育2h，离心并用PBS洗涤3次，最后用PBS将菌液稀释至109CFU/mL。取2μL滴到盖玻片上，并盖上另一盖玻片，使液滴在两盖玻片中均匀铺开，然后快速置于激光共聚焦显微镜下观察，λex＝488nm，λem＝520nm。探究不同温度下细菌的聚集态时，需将混合菌液在相应的温度中静置5分钟后，迅速制片观察。
聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1在不同条件下调控细菌聚集形态的结果见图4。图4中A为不同温度下实施例1聚合物调控细菌聚集形态的结果，当温度从37℃变化至45℃时，细菌聚集体尺寸显著减小，而当温度升到55℃后，细菌聚集体完全解离，这主要归因于细菌聚集体的形成是通过细菌之间的P(AAm-co-AN-co-Glc)-1胶束连接在一起的，相当于聚合物胶束充当着细菌与细菌之间相互粘附的“绳结”。当温度超过相转变温度时(43℃)，胶束解离，细菌聚集体被解开。而P(AAm-co-AN-co-Glc)-1相转变的可逆也使得细菌聚集形态转变的可逆性，当温度恢复到37℃时，分散的细菌又变成聚集体。图4中B为加入不同浓度小分子葡萄糖对实施例1聚合物调控细菌聚集形态的影响结果，游离的葡萄糖能够和P(AAm-co-AN-co-Glc)-1上的糖单元去竞争细菌表面凝集素的结合位点。当游离的葡萄糖从10nM增加至10μM时，细菌聚集体尺寸明显变小，当葡萄糖浓度增加至10mM时，细菌表面凝集素位点几乎被游离葡萄糖占据，聚合物无法维持细菌聚集形态。图4中C为不同实施例1聚合物浓度对细菌聚集形态的影响结果，当P(AAm-co-AN-co-Glc)-1的浓度为10mg/mL时，细菌明显以聚集体的形式存在；当聚合物浓度降低至1mg/mL时，细菌聚集态的尺寸逐渐减小；当聚合物浓度降至0.1mg/mL时，聚合物的糖和凝集素之间的相互作用大大减小，不足以维持细菌与细菌之间相互聚集的纽带，细菌完全分散开。结论：聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1能够通过葡萄糖和细菌凝集素之间的糖-蛋白相互作用靶向细菌，促进细菌聚集体的形成，且细菌聚集体的尺寸受温度、聚合物浓度及游离葡萄糖影响。
对本实例制备的聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1负载IR780后制备的药物载体进行靶向抗菌测试，选用大肠杆菌(E.coil ATCC8739)进行实验。所有细菌的实验耗材均采用高温高压灭菌处理，防止外援细菌对实验结果产生影响。LB培养基与LB营养琼脂按照说明书溶解于去离子水中，然后使用灭菌锅进行灭菌。灭菌后，LB培养基置于4℃冰箱中保存；LB营养琼脂倒入一次性培养皿中布板，待冷却凝固后，收集并保存于4℃冰箱中。
首先用接种针挑取少量大肠杆菌(E.coil ATCC8739)加入2mL LB培养基中，37℃下置于摇床中培养(220rpm)，测OD600值计算细菌浓度后，10000rpm离心去除培养基，并用无菌PBS洗涤后稀释至2×106CFU/mL。用PBS将实施例1制备的药物载体配置成不同浓度样品，取100μL稀释后菌液与100μL样品溶液于96孔板中共混，37℃静置1小时后经红外激光照射一段时间。然后将混合液稀释至菌浓度为104CFU/mL，取10μL涂附于琼脂培养板上，将其置于霉菌培养箱内过夜培养，待菌落大小合适时进行计数，结果见图5。实施例1制备的药物载体P(AAm-co-AN-co-Glc)-1/IR780所处理的细菌存活率远低于IR780组，聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1能显著增强IR780的抗菌性。结果表明，实例1所制备聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-1对于细菌的靶向性，能够显著增强光热试剂IR780的溶解性和原位杀菌能力。
实施例2
(1)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-2：将AAm(307.14mg，4.3mmol)，AN(15.92mg，0.3mmol)，AcGlcEMA(184.17mg，0.4mmol)，CMDT(5.10mg，0.016mmol)，AIBN(0.79mg，0.0048mmol)和2mL DMSO加入10mL聚合管中，搅拌至完全溶解。混合液利用隔膜泵抽真空10min以除去氧气，将其置于70℃油浴锅中反应24h。反应结束后，聚合管浸入冰水中淬灭。然后加入20mL去离子水稀释，混合液用截留分子量为3000Da的透析袋对去离子水透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-2。
(2)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-2：称取1g聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-2加入250mL质量分数为5％的NaOH溶液中，于85℃下搅拌反应7h。反应结束后，用0.1N的HCl调节体系pH值为7.0～7.5。然后混合液置于截留分子量为3000Da的透析袋中对去离子透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-2，实施例2中所得聚合物UCST温度为50℃。
(3)制备载药的药物载体：称取30mg IR780溶于1mL DMSO中，获得IR780溶液；取IR780溶液15μL，加入1mL浓度为1.5mg/mL的P(AAm-co-AN-co-Glc)-2溶液中。涡旋混合均匀后在25℃水中超声20min，5000rpm离心3min后，上清液经冷冻干燥后得到药物载体P(AAm-co-AN-co-Glc)-2/IR780。取1mg冻干后P(AAm-co-AN-co-Glc)-2/IR780在DMSO中复溶，经测量780nm处的吸光度，得到IR780负载率为8.9％。
实施例3
(1)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-3：将AAm(300mg，4.2mmol)，AN(18.57mg，0.35mmol)，AcGlcEMA(207.19mg，0.45mmol)，CMDT(4.14mg，0.013mmol)，AIBN(0.53mg，0.00325mmol)和1.5mL DMSO加入10mL聚合管中，搅拌至完全溶解。混合液利用隔膜泵抽真空10min以除去氧气，将其置于70℃油浴锅中反应24h。反应结束后，聚合管浸入冰水中淬灭。然后加入25mL去离子水稀释，混合液用截留分子量为3000Da的透析袋对去离子水透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-3。
(2)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-3：称取1g聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-3加入200mL质量分数为10％的NaOH溶液中，于85℃下搅拌反应6h。反应结束后，用0.1N的HCl调节体系pH值为7.0～7.5。然后混合液置于截留分子量为3000Da的透析袋中对去离子透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-3，实施例3所得聚合物的UCST为45℃。
(3)制备载药的药物载体：称取30mg IR780溶于1mL DMSO中，取上述溶液15μL，加入1mL浓度为1.5mg/mL的P(AAm-co-AN-co-Glc)-3溶液中。涡旋混合均匀后在25℃水中超声20min，5000rpm离心3min后，上清液经冷冻干燥后得到药物载体P(AAm-co-AN-co-Glc)-3/IR780。取1mg冻干后P(AAm-co-AN-co-Glc)-3/IR780在DMSO中复溶，经测量780nm处的吸光度，得到IR780负载率为9.3％。
实施例4
(1)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-4：将AAm(292.86mg，4.1mmol)，AN(23.87mg，0.45mmol)，AcGlcEMA(207.19mg，0.45mmol)，CMDT(5.41mg，0.017mmol)，AIBN(0.55mg，0.0034mmol)和1.6mL DMSO加入10mL聚合管中，搅拌至完全溶解。混合液利用隔膜泵抽真空10min以除去氧气，将其置于70℃油浴锅中反应24h。反应结束后，聚合管浸入冰水中淬灭。然后加入16mL去离子水稀释，混合液用截留分子量为3000Da的透析袋对去离子水透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-4。
(2)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-4：称取1g聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-4加入300mL质量分数为5％的NaOH溶液中，于85℃下搅拌反应6h。反应结束后，用0.1N的HCl调节体系pH值为7.0～7.5。然后混合液置于截留分子量为3000Da的透析袋中对去离子透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-4，实施例4所得聚合物的UCST为40℃。
(3)制备载药的药物载体：称取20mg IR780溶于1mL DMSO中，取上述溶液15μL，加入1mL浓度为1mg/mL的P(AAm-co-AN-co-Glc)-4溶液中。涡旋混合均匀后在25℃水中超声20min，5000rpm离心3min后，上清液经冷冻干燥后得到药物载体P(AAm-co-AN-co-Glc)-4/IR780。取1mL冻干后P(AAm-co-AN-co-Glc)-4/IR780在DMSO中复溶，经测量780nm处的吸光度，得到IR780负载率为9.5％。
实施例5
(1)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-5：将AAm(303.57mg，4.25mmol)，AN(21.22mg，0.4mmol)，AcGlcEMA(161.15mg，0.35mmol)，CMDT(4.46mg，0.014mmol)，AIBN(0.42mg，0.0026mmol)和2.0mL DMSO加入10mL聚合管中，搅拌至完全溶解。混合液利用隔膜泵抽真空10min以除去氧气，将其置于70℃油浴锅中反应24h。反应结束后，聚合管浸入冰水中淬灭。然后加入20mL去离子水稀释，混合液用截留分子量为3000Da的透析袋对去离子水透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-5。
(2)制备聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)-5：称取1g聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-5加入240mL质量分数为6％的NaOH溶液中，于85℃下搅拌反应7h。反应结束后，用0.1N的HCl调节体系pH值为7.0～7.5。然后混合液置于截留分子量为3000Da的透析袋中对去离子透析3天，冷冻干燥，最后得到聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-5，实施例5所制备的聚合物的UCST为48℃。
(3)制备载药的药物载体：称取30mg IR780溶于1.5mL DMSO中，取上述溶液15μL，加入1mL浓度为1mg/mL的P(AAm-co-AN-co-AcGlc)-5溶液中。涡旋混合均匀后在25℃水中超声15min，5000rpm离心3min后，上清液经冷冻干燥后得到药物载体P(AAm-co-AN-co-Glc)-5/IR780。取1mL冻干后P(AAm-co-AN-co-Glc)-5/IR780在DMSO中复溶，经测量780nm处的吸光度，得到IR780负载率为9.0％。
当载药的药物载体进行抗菌实验，P(AAm-co-AN-co-Glc)/IR780浓度为10μg/ml时，实施例1～5制备的药物载体抗菌率分别为96.2％，94.8％，97.0％，98.2％，96.0％；随着载药的药物载体浓度的增大，抗菌率随之增大。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有细菌靶向功能的UCST型聚合物，其特征在于：其结构为式I：
Figure FDA0003987509760000011
R1为NC-CH2-，R2为CH3-(CH2)11-；或者R1为
Figure FDA0003987509760000012
R2为CH3-(CH2)11-；或者R1为
Figure FDA0003987509760000013
R2为苯基；
式中x，y，z表示各重复单元的聚合度，x，y，z分别为大于等于1的整数。
2.根据权利要求1所述具有细菌靶向功能的UCST型聚合物，其特征在于：x+y+z＝100～200，x:y:z＝1:(7～15):(1～1.4)。
3.根据权利要求1～2任一项所述具有细菌靶向功能的UCST型聚合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)以有机溶剂为反应介质，在有机溶剂中，丙烯酰胺、丙烯腈及改性葡萄糖单体在链转移剂和引发剂的作用下进行聚合反应，后续处理，得到聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)；
2)将聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)中乙酰基脱除，获得具有细菌靶向功能的UCST聚合物；
所述改性葡萄糖单体的结构为
Figure FDA0003987509760000014
4.根据权利要求3所述具有细菌靶向功能的UCST型聚合物的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述丙烯腈的用量为聚合物单体摩尔量的5％～10％，改性葡萄糖单体的用量为聚合物单体摩尔量的6％～9％；聚合物单体为丙烯酰胺、丙烯腈和改性葡萄糖单体。
5.根据权利要求3所述具有细菌靶向功能的UCST型聚合物的制备方法，其特征在于：
步骤1)中所述反应温度为65～90℃，反应时间为20～24h；所述反应在除氧氛围中进行；
所述链转移剂为氰基甲基十二烷基三硫代碳酸酯、4-氰基-4-[[(十二烷硫基)硫酮甲基]硫基]戊酸、4-氰基-4-(苯基硫代甲酰硫基)戊酸中的一种。
6.根据权利要求3所述具有细菌靶向功能的UCST型聚合物的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述有机溶剂为无水DMSO；
步骤1)中所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中一种以上；
步骤1)中所述聚合物单体：链转移剂：引发剂的摩尔比为(300～400):1:(0.1～0.3)；聚合物单体为丙烯酰胺、丙烯腈和改性葡萄糖单体；
步骤1)中所述后续处理是指反应结束后，将体系浸入冰水中淬灭，再经稀释、透析、冻干；
步骤2)中所述将聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)中乙酰基脱除是指将聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)在碱液中进行反应，脱乙酰基，后续处理。
7.根据权利要求6所述具有细菌靶向功能的UCST型聚合物的制备方法，其特征在于：
步骤2)中所述碱液为NaOH水溶液；所述碱液质量浓度为2％～10％；
步骤2)中所述聚合物P(AAm-co-AN-co-AcGlc)的质量:碱液的体积为1g:200～300mL；
所述在碱液中进行反应的反应温度为80～90℃，反应时间为6～8h；
步骤2)中所述后续处理为加酸调节反应体系至中性，透析，冻干。
8.根据权利要求1～2任一项所述具有细菌靶向功能的UCST型聚合物在制备抗菌产品中的应用，其特征在于：所述具有细菌靶向功能的UCST型聚合物用作抗菌载体。
9.一种抗菌产品，其特征在于：是由权利要求1～2任一项所述具有细菌靶向功能的UCST聚型合物和抗菌剂制备得到。
10.根据权利要求9所述抗菌产品，其特征在于：所述抗菌剂为光热试剂IR780、吲哚菁绿；所述抗菌中的细菌为大肠杆菌；
所述聚合物P(AAm-co-AN-co-Glc)与IR780的质量比为100：(15～45)。
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