专利名称：抗菌组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及抗菌组合物以及这种组合物在杀生物、抗菌和抗真菌应用中的用途。
背景技术：
抗生素是在1939年首次分离并用于治疗细菌感染。在过去的70年中，抗生素和其他抗菌化合物一直位于对抗传染病的前线。然而，长期暴露于这类化合物使病原体进化并对不同药物和它们的作用机制产生耐药性。在不断增加的菌种中已发现了耐药性病原体，并且在医学界也已发现对多种药物类型有耐性的病原体。在目前的环境下，临床医生和研究人员在开发合适的抗生素时面临越来越多的困难，所述合适的抗生素为针对病原体使用新的不被由其他抗生素产生的耐性妨碍的作用机制，对病原体在短暴露期内有效，并且在显著高于其影响病原体的浓度的浓度下对哺乳动物细胞无毒性。宿主防御抗菌肽(“AMP”)是生物体免疫系统的固有成分，其是强有力的广谱抗菌化合物。在抗生素的开发中AMP提供了新方向，因为它们摆脱了传统抗生素典型的抑制机制，它们活性的假定机制是基于扩散进入细胞质膜和细胞质膜的破裂，导致细菌死亡。该机制靶向许多病原菌种膜 共同的普遍特性，并认为对这种机制的耐性发展较慢。因为AMP中的残基采用高度两亲构象，其中在分子结构中阳离子亲水和疏水基团分离成不同的部分或区域，促进了 AMP和细菌细胞质膜之间的相互作用，所以认为该机制是可能的。然而，AMP从天然来源的分离和化学合成未被证实具成本效益。因此，在合成类似物或相似的聚合物或寡聚物的开发中具有相当可观的利益。这种合成的聚合物或寡聚物应代表AMP中已推测有助于它们的抗菌活性的特性，特别是阳离子亲水基团和疏水部分。这些合成的聚合物或寡聚物也应当优选地相对便宜、容易合成、具有宽的分子量范围，并应当具有以下特性，如对哺乳动物细胞无毒性、即使在较短接触时间内对广谱病原体仍有活性。近来的研究设法制备了具有优异杀生物活性的季铵或磷官能化的聚合物，然而，这些聚合物已对哺乳动物细胞显示出高毒性。因此，它们仅可以用作消毒剂、杀生物的涂层或过滤器。另外的研究设法合成了具有非溶血性特性的聚合物。然而，这些聚合物被设计成使用芳基酰胺、苯撑-乙炔撑、丙烯酸酯和其他基于烃的聚合物及材料，依赖于由阳离子和疏水部分取代的刚性结构以实现阳离子和亲水基团必要的表面分离，从而实现AMP两亲和两性的特性。因此，需要提供抗菌组合物，其可以克服或至少改善上述缺陷之一。发明简述第一方面，提供了抗菌组合物，其包括至少一种聚合物或寡聚物，所述聚合物和寡聚物由重复的亲水性杂环胺单体单元组成，所述重复单元由选择为赋予该组合物抗菌活性的疏水接头(hydrophobic linker)连接。有利地，本发明提供了现存AMP的替代物，现存AMP通常是由活生物体的免疫系统在体内天然产生，但是很难在离体环境分离和复制。有利地，本发明提供了易制备、药理学活性、成本效益以及制药安全的抗菌组合物，其能够模拟天然产生的AMP的抗菌活性。在一实施方式中，公开的抗菌组合物能够通过破裂脂质双层膜(即细胞质膜的主要成分)的结构完整性而抑制病原微生物的生长或杀灭病原微生物。在这点上，推测所述聚合物或寡聚物的两亲性使它们呈阳离子的、两亲的构象。具体地，所述聚合物或寡聚物能够呈全折叠构型，其中它的亲水部分和疏水部分分离成不同的、表面相反的区域。该表面两亲拓扑结构进而促进聚合物对阴离子的、疏水性的细胞膜的插入，由此破裂细胞膜的结构完整性，最终导致细胞死亡。因此，应适当选择所述疏水接头以提供充分的结构刚性，但同时赋予聚合/寡聚结构以足够的柔性从而能够形成表面两亲拓扑结构。更有利地是，已惊奇地发现公开的抗菌组合物与传统合成的AMP相反，表现出相对低的溶血(即杀死红细胞(RBC))倾向性。因此，所公开的组合物能够在选择性地杀死病原微生物的同时，对施用所述组合物的生物产生很小或无不良毒性作用。第二方面，提供了微生物膏状物，其包括如上所定义的抗菌组合物和一种或多种适用于局部给药的药学可接受赋形剂。第三方面，提供了在治疗中使用的如上所定义的微生物组合物。第四方面，提供了如上所定义的组合物在制备用于治疗细菌感染的药物中的用途。第五方面，提供了制备两亲聚合物或寡聚物的方法，所述方法包括在有机溶剂的存在下，使芳基取代的杂环胺单体单元与被一种或多种的卤代烷基芳烃取代的杂环胺、卤代烷基芳烃和二卤代的脂族烯烃中的至少一种反应的步骤，所述芳基取代的杂环胺单体单元具有至少两种通 过芳基连接的杂环胺基。定义本文所用的以下词语和术语应具有所示含义:本说明书上下文所用的术语“两亲聚合物”是指具有不连续的亲水区和疏水区的聚合物，其中所述不连续的亲水区和疏水区排列成表面两亲构象，即所述亲水区和疏水区相对于彼此反向相对。本文所用术语“抗菌的”、“杀生物的”或“抗真菌的”可互换使用，是指由化合物表现出的生物活性的形式，其抑制或破坏微生物的生长。这种生物活性可以包括杀死微生物或仅使这种微生物的生长停滞。本文所用术语“微生物”广义是指具有细胞膜的真核和原核生物，包括但不限于细菌、酵母菌、真菌、质粒、海藻和原生动物。本说明书上下文所用的术语“杂环的”是指具有至少一个环结构的环状化合物，其中所述环结构是由至少两种不同元素组成。本说明书上下文所用的术语“杂环胺”是指具有至少一个环结构的环状化合物，其中所述环结构包含至少一个氮原子和至少一种除氮原子以外的其他原子，所述氮原子在所述环状化合物上形成伯胺、仲胺或叔胺官能团。本说明书上下文所用的术语“卤代烷基芳烃”是指由一种或多种脂族C1,烷基取代的单环或多环芳香烃，所述烷基被一种或多种卤素取代。词语“基本上地”不排除“完全地”，例如一种组合物“基本上不含” Y可以是完全不含Y。在必要的情况下，词语“基本上地”可以从本发明的定义中省去。除非另有说明，术语“包括有(comprising) ”和“包括(comprise) ”及它们的语法变形，旨在表示“开放”或“包括许多”的表达，如它们包括所列举的元素，但也允许包括另外的未列举的元素。本文所用术语“约”，在制剂组分浓度的上下文中，通常是指所述值的+/_5%，更通常为所述值的+/_4%，更通常为所述值的+/_3%，更通常为所述值的+/_2%，更通常为所述值的+/_1%，更通常为所述值的+/-0.5%。本公开全文可以在范围格式方面公开一些实施方式。应理解的是，范围格式的说明仅仅是为了方便和简洁，不应当解释为对所公开范围的僵化限制。因此，一个范围的说明应当认为是已具体公开了该范围内所有可能的子范围以及个体数值。例如，如从I至6的范围的说明应当认为是已具体公开了如从I至3、从I至4、从I至5、从2至4、从2至6、从3至6等的子范围，以及例如1、2、3、4、5和6的该范围内的个体数。该适用不考虑范围的广度。
具体实施例方式现将公开根据第一方面的两亲聚合物的示例性而非限制性的实施方式。在公开的抗菌组合物中，所述杂环胺单体单元可以选自具有4元环、5元环或6元环的杂环胺。所述杂环胺单体单元可以选自吖丁啶、二氢吖丁(dihydroazete)、吡咯烷、咪唑烧、三唑烧、四唑烧(tetrazolidine)、五唑烧(pentazolidine)、卩比咯、咪唑、三唑、卩比唳、哌唳、二氮杂苯(diaz inane )、三氮杂苯(triaz inane )、卩密唳、三嗪及其组合。
有利地，位于杂环上的氮原子能够与疏水接头基团形成键以形成扩展的聚合或寡聚结构。更有利地，由于在共价键的形成中自由电子的孤电子对变为“耗尽的”，所述氮原子可以变为缺电子(或“亲电子试剂”)，因此呈阳离子性。该阳离子性使得杂环胺单体单元变得极性和亲水性的。极性和亲水性进而帮助聚合物或寡聚物与典型的阴离子细胞膜产生静电作用，促进对细胞膜的插入和随后的破裂。更有利地，所述杂环胺单体单元的阳离子特性可以促使两亲聚合物/寡聚物“自组装”成具有反向相对的亲水区和疏水区的折叠的表面两亲构象。在一实施方式中，所述杂环胺单体单元是咪唑单元。在另一实施方式中，所述杂环胺单体单元是三唑单元。所述疏水接头可以选自任选地取代的芳基和脂族烯烃。有利地，已发现选自取代的芳基和脂肪族的烯烃基团的接头基团最适于实现所需的表面两亲拓扑结构。不希望受理论限制，推测大的、取代的芳基为两亲聚合物提供了相对高程度的疏水性。另外，脂族烯烃中“C=C”双键的平面SP2JI键增强了疏水区的刚性。这进而促进疏水基团和亲水基团排列成不同的、反向面对的区域。所述抗菌组合物可以包括具有通式(I)的重复单元的聚合物或寡聚物，
权利要求
1.抗菌组合物，其包括至少一种聚合物或寡聚物，所述聚合物和寡聚物由重复的亲水性杂环胺单体单元组成，所述单元由选择为赋予所述组合物抗菌活性的疏水接头连接。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述杂环胺单体单元选自具有4元环、5元环或6元环的杂环胺中。
3.如权利要求2所述的组合物，其中所述杂环胺单体单元选自吖丁啶、二氢吖丁、吡咯烷、咪唑烷、三唑烷、四唑烷、五唑烷、吡咯、咪唑、三唑、吡啶、哌啶、二氮杂苯、三氮杂苯、嘧啶、三嗪及其组合。
4.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述疏水接头选自任选地取代的芳基和脂族烯烃。
5.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述杂环胺单体单元是咪唑。
6.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述聚合物或共聚物包括通式(I)的重复单元，
7.如权利要求6所述的组合物，其中η是2至50。
8.如权利要求6所述的组合物，其中η是6至8。
9.如权利要求6所述的组合物，其中对于所述寡聚物，η在4至10的范围。
10.如权利要求6所述的组合物，其中对于所述聚合物，η在8至50的范围。
11.如权利要求6-10中任一项所述的组合物，其中R4和R5独立地选自二甲苯、脂肪族C2_6烯烃基、联苯、取代的联苯及其组合。
12.如权利要求13所述的组合物，其中R4和R5独立地选自邻-二甲苯、对-二甲苯、间-二甲苯、卩比唳、丙烯、丁烯、戊烯、取代的联苯、丙烯、乙烯及其组合。
13.如权利要求12所述的组合物，其中所述联苯是1-甲基-4-(4-甲苯基)苯。
14.如权利要求6-13中任一项所述的组合物，其中所述R4为ο-二甲苯以及R5为丁烯。
15.如权利要求6-14中任一项所述的组合物，其中Rl、R2、R3、R6、R7和R8分别为氢。
16.如权利要求6-15中任一项所述的组合物，其中所述聚合物作为卤化物盐而被提供。
17.如权利要求16所述的组合物，其中所述卤化物为氟、溴、氯或碘。
18.如权利要求1-17中任一项所述的组合物，其中所述寡聚物包含至少4个咪唑鎗盐单元，每个咪唑鐵盐单元与相邻的咪唑鐵盐单元通过疏水接头分子A连接，并且所述咪唑鐵盐单兀具有通式(II):
19.如权利要求18所述的组合物，其中所述寡聚物具有至少6 咪唑鎗盐单元。
20.如权利要求18或19所述的组合物，其中A选自:
21.如权利要求1-20中任一项所述的组合物，其中所述寡聚物选自:
22.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述寡聚物作为寡聚物卤化物盐而被提供。
23.如权利要求22所述的组合物，其中所述寡聚物卤化物盐的卤化物选自氟化物、溴化物、氯化物或碘化物。
24.微生物膏状物，其包括权利要求1-23中任一项所述的抗菌组合物和一种或多种适用于局部给药的药学可接受赋形剂。
25.权利要求1-23中任一项所述的组合物在制备用于治疗细菌感染的药物中的用途。
26.如权利要求25所述的用途，其中引起所述细菌感染的所述细菌选自:革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌。
27.如权利要求26所述的用途，其中所述细菌选自枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilius)、耐万古霉素肠球菌(Vancomycin-resistant enterococcus)、耐甲氧苯青霉素金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)、大肠杆菌(Escherichia coli)、肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)、白色念珠菌(Candidaalbicans)和新型串酵母(Cryptococcus neoformans)。
28.权利要求1中任一项所述的组合物作为抗菌剂的用途。
29.制备两亲聚合物或寡聚物的方法，所述方法包括在有机溶剂的存在下，使芳基取代的杂环胺单体单元与被一种或多种卤代烷基芳烃取代的杂环胺、卤代烷基芳烃和二卤代的脂族烯烃中的至少一种反应的步骤，所述芳基取代的杂环胺单体单元具有至少两种通过芳基连接的杂环胺基。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述方法进一步包括，在所述反应步骤之前，使咪唑和二卤代的二甲苯反应以形成所述芳基取代的杂环胺单体单元的预反应步骤。
31.如权利要求29或30所述的方法，进一步包括从以下中提供所述二卤代的脂族烯烃:二溴丁烯、二氯丁烯、二氯丙烯、二溴丙烯、二氯乙烯、二溴乙烯及其混合物。
32.如权利要求29-31中任一项所述的方法，进一步包括从以下中提供所述被一种或多种卤代烷基芳烃取代的杂环胺:
33.如权利要求29-32中任一项所述的方法，进一步包括从以下提供所述卤代烷基芳烃:二'溴-m- 二甲苯、二'溴-p- 二甲苯、二'溴-ο- 二甲苯、二氯-m- 二甲苯、二氯-p- 二甲苯、二氯-ο-二甲苯、4，4’ - 二(氯甲基)_1，I’ -联苯，及其混合物。
全文摘要
本公开涉及包括至少一种聚合物或寡聚物的抗菌组合物，其制备方法以及该抗菌组合物的用途，所述聚合物和寡聚物由重复的亲水性杂环胺单体单元组成，所述单元由选择为赋予该组合物抗菌活性的疏水接头连接。
文档编号A01N33/02GK103228135SQ201180055957
公开日2013年7月31日 申请日期2011年10月13日 优先权日2010年10月15日
发明者张玉根, 刘利红 申请人:新加坡科技研究局