季铵盐类高分子抗菌剂和阳离子型抗菌多肽的合成及其性能研究

摘要

随着社会进步和科技发展，人们对医疗卫生和疾病预防的意识逐渐增强，无污染、无危害的产品成为首选。生活中存在的细菌感染等问题严重影响着人们的身体健康，因此，研发优质高效、综合性能良好的抗菌剂已成为大势所趋。但随着人们误用、滥用抗菌药物，部分细菌产生了明显的耐药性，增加了疾病治疗成本以及增大了相关并发症和患者死亡风险。所以，寻找、研发新型抗菌剂就变得愈为重要。近年来，阳离子型抗菌剂因其抗菌效果优良、性能相对稳定且广谱抗菌等特点引起研究人员的广泛关注，其中以抗菌多肽（AMPs）、季铵盐类化合物最为瞩目。本文以季铵盐类化合物为模型，通过一系列化学反应，制备得到基于季铵化聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯接枝的琼脂糖（Agr-g-QPDMAEMA）新型高分子抗菌剂，并对其抗菌性能进行研究。其次，通过抗菌多肽与四苯乙烯（TPE）衍生物发生硫醇-烯烃加成反应生成TPE-AMP抗菌剂。TPE-AMP具有聚集诱导发光（AIE）效应，与细菌接触后，其荧光信号的变化能够从微观层面上揭示TPE-AMP抗菌剂与细菌膜的相互作用，并进一步推断出TPE-AMP抗菌效果。
　　本研究主要内容包括：⑴Agr-g-QPDMAEMA的制备及其抗菌性能研究：首先，琼脂糖（Agr）与2-溴异丁酰溴（BIBB）在碱性条件下反应得到Agr-Br；接着以Agr-Br为大分子引发剂和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEMA）为单体在CuBr/bpy催化下通过原子转移自由基聚合（ATRP）生成含有叔胺重复单元的Agr-g-PDMAEMA；最后所得聚合物与溴代正丁烷发生季铵化反应形成具有抗菌效果的Agr-g-QPDMAEMA。所制备的材料通过核磁共振氢谱（1H NMR）、红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等进行表征；并通过最低抑菌浓度（MIC）实验、溶血试验（HC50）检测其抗菌性能及血液相容性。结果发现，当[Agr-Br]：[DMAEMA]的摩尔比例为1：26.1时，季铵化程度最高，且抗菌效果最好，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC值均为64μg/mL，而HC50＞2500μg/mL。此外，Agr-g-QPDMAEMA可以形成抗菌凝胶，有效抑制溶液或空气中细菌附着和生物膜形成，并且能够作为抗菌敷料抑制受感染钛片表面细菌生长。⑵TPE-AMP的制备及其抗菌性能研究：首先溴三苯乙烯和4-羟甲基苯硼酸在碱性条件下反应得到TPEOH材料；接着TPEOH与甲基丙烯酰氯发生取代反应制得TPEMA；最后TPEMA与半胱氨酸封端的AMP进行硫醇-烯烃加成反应，得到具有 AIE效应的 TPE-AMP。我们通过高效液相色谱（HPLC）、核磁共振氢谱和MALDI-TOF质谱对其进行表征；随后，TPE-AMP抗菌剂分别进行涂板、最低抑菌浓度实验，流式细胞仪（FCM）、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）检测其抗菌活性和观察材料与细菌膜的相互作用，最后进行体内毒性试验。结果表明，TPE-AMP是一种安全无毒的抗菌剂，在溶液中荧光很弱，与细菌作用后因其发光特性导致荧光明显增强，尤以与革兰氏阳性菌作用为甚，且 MIC值更低，说明TPE-AMP对革兰氏阳性菌抗菌效果更好。此外，这种荧光信号的变化揭示了TPE-AMP与细菌膜间的相互作用，并进一步推断出TPE-AMP的抗菌效果。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 抗菌剂定义

1.3 抗菌剂分类及作用机理

1.4 理想型抗菌剂

1.5 本课题的立题依据及主要研究内容

1.6 本课题创新点

第2章 实验方法

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 材料合成方法

2.4 材料合成表征仪器及方法

2.5 材料性能表征仪器及方法

第3章 基于季铵化聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯接枝的琼脂糖抗菌剂的制备及性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 具有“聚集诱导发光（AIE）效应”的抗菌多肽的制备及性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 全文总结

参考文献

致谢

硕士在读期间科研成果