[发明专利]L-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物的制备方法

说明书

本发明公开L‑阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物的制备方法，以单体L‑赖氨酸甲基丙烯酸酯和L‑亮氨酸甲基丙烯酸酯进行嵌段共聚制备，首先将第一L型氨基酸单体进行均聚，以二硫代苯甲酸‑4‑氰基戊酸为链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂进行RAFT聚合，再将L构型氨基酸单体聚合物大分子链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂，加入第二L型氨基酸单体进行RAFT聚合以得到L‑赖氨酸甲基丙烯酸酯和L‑亮氨酸甲基丙烯酸酯嵌段共聚物。本发明的聚合物表现出优异的抗菌性能，能够明显的破坏细菌膜结构引起细菌的死亡；溶血实验和体外平滑肌细胞相容性实验表明其保持显著的生物相容性。

本发明是母案申请“L-阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯共聚物及制备和抗菌应用”的分案申请，母案申请的申请号为2016110295713，申请日为2016年11月14日。

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料领域，涉及新型仿抗菌肽聚合物的设计合成方法，具体涉及一种阳离子手性氨基酸甲基丙烯酸酯聚合物的制备及其抗菌应用。

背景技术

目前，抗生素耐药菌的出现已经给公共健康卫生带来了极大的威胁，细菌的粘附、增殖和形成的生物膜会导致患者感染并引发一系列并发症甚至危及患者生命。尽管可替代的新型抗菌聚合物的研究已经取得一定进展，但是其在生物医用和临床应用上仍然存在极大的挑战。可替代的新型抗菌聚合物不仅要具有高效的抗菌性能，同时不能影响到机体组织正常的生理作用，简单来说即能够选择性的杀灭细菌而对正常的哺乳动物细胞无毒性。因此，兼具高效抗菌活性与选择性的抗菌聚合物仍然有待研究。

发明内容

本发明的目的是制备一种基于手性氨基酸的阳离子型聚甲基丙烯酸酯聚合物，并研究其在抗菌方面的应用，以克服现有抗菌聚合物抗菌活性较弱、生物相容性较差的缺点。

本发明采用了以下技术方案：

L-亮氨酸甲基丙烯酸酯均聚物，即P(L-Leu-HEMA)，以单体D-亮氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，分子式示意结构如下：

n为聚合度，聚合物的数均分子量为10-23kDa，分子量分布系数为1.10-1.25。

上述均聚物的制备方法，将单体L-亮氨酸甲基丙烯酸酯均聚而成，以二硫代苯甲酸-4-氰基戊酸为链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂进行RAFT聚合，单体L-亮氨酸甲基丙烯酸酯、链转移剂和引发剂的投料摩尔比为(45—60)：1：0.2，优选(50—60)：1：0.2。

在上述技术方案中，在惰性气体(氮气、氦气或者氩气)保护下进行，反应温度为60—80摄氏度，反应时间为6-10小时，溶剂N，N-二甲基甲酰胺提供反应氛围和环境。

在上述技术方案中，单体L-亮氨酸甲基丙烯酸酯按照下述步骤进行制备：将L-亮氨酸和甲基丙烯酸羟乙酯以4-二甲氨基吡啶为催化剂，N,N’-二环己基碳二亚胺为脱水缩合剂，以二氯甲烷为溶剂在冰水浴中反应30-60分钟，再于室温20—25摄氏度下搅拌反应24-48小时，其中L-亮氨酸、4-二甲氨基吡啶、N,N’-二环己基碳二亚胺和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为5：(0.2—0.25)：(4—5)：(2—3)，L-亮氨酸为叔丁氧羰基保护的L-亮氨酸。

在上述技术方案中，制备的均聚物在三氟乙酸作用下进行脱保护，优选将均聚物溶于二氯甲烷中，在三氟乙酸作用下，于20—25摄氏度下进行脱保护反应2—4小时，纯化后溶解透析，冷冻干燥即可。

由于采用三氟乙酸作用，脱保护反应后的聚合物中带有三氟乙酸集团，由于Leu的等电点为pH 6.01，Lys的等电点为pH 9.60，调节pH为7.2时，leu的-NH₃⁺发生去质子化，生成-NH₂，如下化学式所示：