阳离子抗菌聚合物分子设计与性能研究

发布时间：2020-07-06 14:58

【摘要】：“超级细菌”及耐药性细菌的出现,严重威胁着人类的生命健康,研制高效且不产生耐药性的抗菌药物或材料越来越得到人们的重视。阳离子抗菌聚合物材料是一类具有抑菌、杀菌功能的高分子材料,其抗菌机理主要包括:阳离子官能团依靠库仑力吸附到带负电荷的细菌表面;亲脂的烷基链插入磷脂双分子层,辅助破坏细菌膜结构,最终杀死细菌。然而,阳离子抗菌聚合物化学结构,如阳离子基团的分子结构、分子量大小及分布、以及侧链/主链不同链骨架类型,对抗菌性能的影响尚未得到系统的研究报道。鉴于此,利用阳离子抗菌聚合物材料结构的可设计性,本论文主要研究阳离子抗菌聚合物化学结构与抗菌性能之间的关联。主要研究内容和结论如下:(1)基于吡咯烷盐(聚)离子液体抗菌材料的设计合成,进一步研究烷基取代链长度对吡咯烷盐类离子液体单体、聚离子液体均聚物以及聚合物膜材料的抗菌性能的影响。实验结果表明:吡咯烷盐类离子液体和均聚物的抗菌活性,随着烷基链长度的增加而提高;然而,吡咯烷盐类聚离子液体膜的抗菌性随着烷基链长度的增加而降低。此外,所制备的聚离子液体膜材料具有良好的生物相容性。(2)侧链/主链型阳离子聚合物抗菌材料的分子结构与性能研究。设计合成了基于咪唑盐(Im)、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4二盐(DABCO-diium),和季铵盐(Qa)的小分子阳离子化合物,及其对应的侧链/主链型阳离子聚合物。系统地研究了不同阳离子基团、分子量大小与分布、侧链/主链不同链骨架类型对其抗菌性能的影响。研究结果表明,侧链型阳离子聚合物抗菌活性随分子量的增加而增加。主链型阳离子聚合物的抗菌活性均高于相应的分子量相似的、或者分子量稍高的侧链型阳离子聚合物。所合成的阳离子抗菌剂的抗菌活性顺序为:主链型阳离子聚合物侧链型阳离子聚合物小分子阳离子化合物。与此同时,通过测试侧链/主链不同类型聚合物对人红细胞的溶血性能评价其生物相容性。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O631
【图文】：

抗菌机理,活性氧,无机抗菌剂

图 1-2 活性氧抗菌机理18型无机抗菌剂的发展依赖于纳米技术的发展。纳米粒子具有特殊的，纳米粒子的尺寸小、比表面积大23，使得其与细菌接触的机会更大效应、体积效应、隧道效应等使得纳米型的无机抗菌剂具有高效的然其抗菌效能的优势比较突出，但是合成纳米粒子的高成本以及复等也限制了其进一步发展和应用前景。抗菌剂表 1-3 有机抗菌剂的分类和特点24-26分类特点季铵盐类稳定性高、耐洗涤、量大易产生耐药性

壳聚糖季铵盐,制备流程

图 1-3 壳聚糖季铵盐制备流程图35天然抗菌剂虽具有独特的生物相容性的优势，但其提取加工工艺比较复杂，耐热性能比较差，抗菌持效性短等缺陷导致其发展和应用受限。因此，天然抗菌剂的研究还存在诸多问题有待解决。1.2.6 高分子抗菌剂天然、无机和有机抗菌剂在开发过程中出现的系列问题，阻碍了其进一步研究和应用，研究者在探究过程中，受到天然和有机抗菌剂的启发，将二者的优势连接在一起，开发出高分子抗菌剂。这类抗菌剂最大的特色是分子结构的可设计性。高分子抗菌剂的制备方法包括物理和化学方法，物理方法就是将有效抗菌基团共混加入材料中；化学方面则包括两种途径：1）通过单体直接聚合36，2）抗菌基团通过化学反应接枝到聚合物骨架上37。物理方法制备的抗菌剂容易产生剥离，泄漏进而污染环境；化学方法制备的高分子抗菌剂则具有稳定性好、易加工、快

抗菌机理,阳离子型聚合物,低毒性,抗菌肽

图 1-4 常见离子液体中阳离子结构聚合物在抗菌领域的应用是阳离子聚合物的一种，其抗菌机理如图 1-5 所示，抗菌肽中存细胞膜表面所带的负电荷通过静电作用使其能够吸附到细菌成一种次级结构；同时，疏水性基团能够插入细菌细胞膜的磷裂解杀灭细菌56-57。基于上述抗菌机理，研究人员设计出系列阳材料。阳离子型聚合物抗菌材料就是利用结构中存在的阳离子的电负性结构相互作用，破坏细胞膜，细胞质泄漏，导致细菌

【参考文献】