[发明专利]一种左旋龙脑基抗菌聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种左旋龙脑基抗菌聚合物及其制备方法与应用，属于高分子合成化学领域。本发明以左旋龙脑和卤代酰溴为原料，在惰性气体下，通过酯化反应合成左旋龙脑引发剂；左旋龙脑引发剂，分散到溶剂中，依次加入含有叔胺基团的丙烯酸酯类单体、催化剂助剂，冻脱气处理，冷冻固化状态再加入催化剂，进行除氧处理，然后进行聚合反应，制备左旋龙脑基抗菌聚合物。本发明提供的基于天然产物左旋龙脑制备抗菌聚合物的方法，为抗菌材料的合成扩展了新思路；精油与阳离子型聚合物体系的结合发挥了各自的优势，所得聚合物展示出了良好的抗菌活性，有望从根本上减少抗生素类药物滥用的问题，在生物抗菌领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子合成化学领域，具体涉及一种左旋龙脑基抗菌聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

精油在医药和食品贮藏领域的使用有数千年的历史，其广谱抗菌性也得到了广泛实验数据的证实。随着消费者对食品安全越来越重视，他们更倾向于不含合成添加剂的商品。因此，如何最大化利用天然精油受到了更多的关注。获取精油的途径包括传统的水蒸气蒸馏、水蒸气夹带、有机溶剂萃取和低温压榨，以及随着技术创新衍生出包括超临界流体萃取和超声波、微波辅助提取等方式。随着精油抗菌的内在机理研究逐渐深入，其作用的主要靶点是细胞膜，通过影响细胞膜的通透性和完整性，达到杀灭微生物的目的。然而，广泛研究的精油缓释体系，释放速率不可控且缺乏重复使用性是其严重的弊端，导致抗菌性能在短时间内丧失，不利于精油的实际应用。

季铵盐类化合物良好的抗菌活性和生物相容性，使其成为抗菌药物以外广泛使用的抗菌材料。普遍接受的抗菌机理包含以下几个步骤(1)正电性季铵盐对微生物表面的静电吸引作用(2)亲油烷基链推动的扩散跨越细胞壁(3)对细胞质膜的吸附和破坏，从而导致细胞质成分外泄，造成微生物死亡。相较于小分子季铵盐，含季铵基团的阳离子型高分子具有明显的优势，对哺乳动物细胞毒性更小，选择性更高以及持续时间更长的有效期，并且，阳离子型高分子抗菌化合物有着数倍于小分子单体的电荷密度，与细菌之间相互作用的程度更大，由此带来更显著的抗菌活性。聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯(PDMAEMA)是一种常见的阳离子型聚合物，其侧链上叔胺基团的质子化程度依赖于溶液的PH值，在酸性环境中或季铵化后，PDMAEMA展示出了良好的抗菌效果，但是PDMAEMA抗菌性能仍有待提升(参见Reactiveand Functional Polymers,2007,67(4):355-366.)。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种左旋龙脑基抗菌聚合物及其制备方法与应用。

本发明将天然产物左旋龙脑制备成原子转移自由基聚合引发剂，引发DMAEMA聚合，从而将天然精油产物与传统聚合物体系结合，探究两者之间协同抗菌以及分子量对左旋龙脑基聚合物抗菌活性的影响，以期在聚合物抗菌领域更大的应用价值。

具体而言，本发明以天然产物与酰溴通过简单的酯化反应合成引发剂，以卤化亚铜/多胺为催化剂，以甲基丙烯酸二甲氨乙酯作为聚合单体，在有机溶剂介质中进行活性聚合反应，聚合温度为40-60℃，反应时间为10～16小时，反应结束后经过纯化处理可以获得基于天然产物的抗菌聚合物。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种左旋龙脑基抗菌聚合物的制备方法，包括下列步骤：

(1)以左旋龙脑和卤代酰溴为原料，在惰性气体下，通过酯化反应合成左旋龙脑引发剂；

(2)将步骤(1)所得的左旋龙脑引发剂，分散到溶剂中，依次加入含有叔胺基团的丙烯酸酯类单体、催化剂助剂，冻脱气处理，冷冻固化状态再加入催化剂，进行除氧处理，然后进行聚合反应，制备左旋龙脑基抗菌聚合物。

优选的，步骤(1)所述酯化反应具体为：

惰性气氛下，将左旋龙脑、胺、4-甲氨基吡啶加入有机溶剂中，搅拌溶解；置于冰水浴中，滴加卤代酰溴溶液，冷凝回流，然后撤去冰水浴，室温继续冷凝回流，得左旋龙脑引发剂。