两亲性高分子抗菌剂的合成与生物活性的研究

摘要

为了研究两亲性阳离子高分子抗菌剂的生物活性以及影响生物活性的结构因素,寻找具有高抗菌活性、低溶血活性的高分子抗菌剂,本文利用原子转移自由基聚合(ATRP)的方法,以甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMAEMA)和甲基丙烯酸正丁酯(nBMA)为单体,设计合成了一系列不同单体配比的两亲性无规及嵌段聚合物,研究了在盐酸水溶液中质子化的聚合物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及人血红细胞的生物活性,并且探讨了聚合物的电荷密度、疏水性以及分子量对聚合物生物活性的影响。
　　 无规聚合物(PnBMA-r-DMAEMA)溶在盐酸水溶液中,聚合物链上的DMAEMA链节在pH值6时质子化,带有正电荷。研究无规聚合物的生物活性得知无规聚合物具有较高的抗菌以及溶血活性。随着聚合物电荷密度的增大,聚合物的抗菌活性升高,而溶血活性却呈现出先升高后降低的趋势；聚合物疏水性的增加使得聚合物的抗菌活性和溶血活性呈现出先升高后降低的趋势；无规聚合物分子量增加时,聚合物的抗菌活性呈现出先升高后降低的趋势,溶血活性却持续升高。
　　 嵌段聚合物(PnBMA-b-PDMAEMA)溶在盐酸水溶液中,聚合物链上的DMAEMA链节在pH值6时质子化,带有正电荷。研究嵌段聚合物的生物活性得知嵌段聚合物也具有较高的抗菌活性以及溶血活性。随着聚合物电荷密度的增大,聚合物的抗菌活性升高,而溶血活性却呈现出先升高后降低的趋势；聚合物疏水性的增加使得聚合物的抗菌活性先升高后降低,而溶血活性升高。
　　 另外,本文合成了单体比例以及分子量相近的两亲性无规及嵌段聚合物,研究两种聚合物间结构的不同对生物活性的影响。实验结果表明,相对于无规聚合物,嵌段聚合物尽管对细菌的抗菌活性较低,但是拥有更低的对人血红细胞的溶血活性,因此嵌段聚合物比无规聚合物拥有高的选择性。而通过对阳离子抗菌肽的机理研究发现α-螺旋结构对抗菌肽的溶血是必须的,对抗菌来说不是必须的。因此这可能是由于嵌段聚合物中带正电荷的部分以及疏水的部分分布在主链的两端,在与细胞膜作用时不能像无规聚合物一样通过构象的变化将疏水链和带正电荷的链分布在主链的两侧,形成类似α-螺旋的结构导致的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

第一节 高分子抗菌剂的研究现状

1.1.1 高分子抗菌剂的分类

1.1.2 高分子抗菌剂的制备

1.1.3 影响高分子抗菌剂生物活性的因素

1.1.4 高分子抗菌剂的抗菌机理

1.1.5 两亲性高分子抗菌剂的应用

1.1.6 高分子抗菌剂的前景展望

第二节 研究思路及主要工作

第二章 两亲性阳离子高分子抗菌剂的合成

第一节 两亲性无规及嵌段聚合物的合成

2.1.1 实验试剂及主要仪器

2.1.2 试剂的处理

2.1.3 合成实验步[8]

第二节 两亲性无规及嵌段聚合物的分离纯化及表征

2.2.1 两亲性聚合物的分离纯化

2.2.2 两亲性聚合物的结构表征

第三节 两亲性聚合物的合成结果与讨论

2.3.1 无规聚合物PnBMA-r-DMAEMA的结构表征

2.3.2 嵌段聚合物PnBMA-b-PDMAEMA的结构表征

第四节 本章小结

第三章 两亲性无规聚合物的生物活性研究

第一节 实验部分

3.1.1 主要实验试剂及仪器

3.1.2 实验方法

第二节 实验结果与讨论

3.2.1 无规聚合物PnBMA-r-DMAEMA的抗菌活性

3.2.2 无规聚合物PnBMA-r-DMAEMA的溶血活性

3.2.3 无规聚合物PnBMA-r-DMAEMA的应用选择性

第三节 本章小结

第四章 两亲性嵌段聚合物的生物活性研究

第一节 实验部分

第二节 结果与讨论

4.2.1 嵌段聚合物PnBMA-b-PDMAEMA的抗菌活性

4.2.2 嵌段聚合物PnBMA-b-PDMAEMA的溶血活性

4.2.3 嵌段聚合物PnBMA-b-PDMAEMA的应用选择性

第三节 无规聚合物与嵌段聚合物的生物活性比较

4.3.1 无规聚合物与嵌段聚合物的抗菌活性比较

4.3.2 无规聚合物与嵌段聚合物的溶血活性比较

4.3.3 无规聚合物与嵌段聚合物的选择性的比较

第四节 本章小结

全文结论

参考文献

致谢

附录

个人简历与科研成果