一种含麦芽七糖的有机抗菌剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于抗菌材料领域，涉及一种含麦芽七糖的有机抗菌剂及其制备方法和应用。

背景技术：

由于人们肆无忌惮的大量误用、滥用抗菌药物，某些细菌已经出现一定的耐药性，这直接导致治疗费用的增加，并发症的频繁出现，死亡率升高等，因此致力于研究新型的、高效的、综合性能良好的、耐药性的抗菌剂已变得尤为重要。近年来，高分子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，而其中含糖的聚合物所制备得到的抗菌剂逐渐进入人们的视野。

含糖的聚合物是指糖组分通过不同的化学反应途径引入到高分子链中而形成的功能高分子材料。由于糖基所固有的性质，可以改善聚合物的亲水性、生物相容性和生物降解性等,从而在医药、生物、精细化工等领域得到了极大的关注和研究。

可控/活性聚合技术的发展为合成不同结构及分子量可控的高分子提供了更广阔的空间，尤其可逆加成裂解链转移(raft)自由基聚合，十分有利于含特殊官能团烯类单体的聚合反应，而且反应不需要金属催化剂，分子量分布较窄(一般都在1.3以下)，聚合温度也较低，最主要的是分子的结构设计能力强。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含麦芽七糖的有机抗菌剂，还提供一种含麦芽七糖的有机抗菌剂的制备方法以及一种含麦芽七糖的有机抗菌剂的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种含麦芽七糖的有机抗菌剂，化学结构式为：

n为25～50的自然数。

2、一种含麦芽七糖的有机抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将二碳酸二叔丁酯与乙醇胺按摩尔比1：1.1在冰水浴中反应12～15小时，用二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇或氯仿萃取，真空干燥，减压蒸馏，制得乙醇胺的氨基保护产物n-(叔丁氧羰基)乙醇胺；

2)将步骤1)所述n-(叔丁氧羰基)乙醇胺与甲基丙烯酰氯和三乙胺以摩尔比1：1.1：1.2在冰水浴中反应12～15小时，过滤，用二氯甲烷、乙酸乙酯或氯仿萃取，重结晶，真空干燥，制得单体boc-aema；

3)将步骤2)所述单体boc-aema与引发剂aibn和链转移剂4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸以摩尔比50：0.2：1在惰性气体条件下，75～80℃下反应24～36小时，用正己烷、乙醚或丙酮沉淀，制得聚合物boc-aemps；

4)将步骤3)所述boc-aemps与三氟乙酸室温反应三天，用乙醚、正己烷或丙酮沉淀，离心，真空干燥，制得aemps；

5)将步骤4)所述aemps与麦芽七糖和氰基硼氢化钠按摩尔比1/5：1：1.5～1/15：1：1.5溶于二甲亚砜中，在63℃～67℃下反应三天，透析，冷冻干燥，制得aemps-ma系列产物。

进一步，所述步骤1)中，减压蒸馏温度为115～125℃。

进一步，所述步骤2)中，真空干燥温度为25℃～35℃。

3、一种含麦芽七糖的有机抗菌剂在抗金黄色葡萄球菌上的应用。

本发明的有益效果在于：本发明利用可逆加成-断裂链转移聚合(raft)制得聚合物aemps骨架，与麦芽七糖通过还原胺化反应制得aemps-ma聚合物，制备方法的反应步骤简化，反应条件温和，分子量可控，分子量分布窄，本发明连接有麦芽七糖的aemps-ma聚合物具有良好的生物相容性，对金黄色葡萄球菌具有选择性抗菌。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为制备aemps-ma的反应流程图。

图2为aemps-50、aemps-50-5ma、aemps-50-10ma、aemps-50-15ma抗菌剂的溶血活性——浓度关系图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

一种含麦芽七糖的有机抗菌剂制备过程如图1所述：

1)将二碳酸二叔丁酯与乙醇胺按摩尔比1：1.1在冰水浴中反应12～15小时，用二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇或氯仿萃取，真空干燥，减压蒸馏，制得乙醇胺的氨基保护产物n-(叔丁氧羰基)乙醇胺；

2)将步骤1)所述n-(叔丁氧羰基)乙醇胺、甲基丙烯酰氯和三乙胺以摩尔比1：1.1：1.2在冰水浴中反应12～15小时，过滤，用二氯甲烷、乙酸乙酯或氯仿萃取，重结晶，真空干燥，制得单体boc-aema；

3)将步骤2)所述单体boc-aema、引发剂aibn和链转移剂4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸以摩尔比50：0.2：1在惰性气体条件下，75～80℃下反应24～36小时，用正己烷、乙醚或丙酮沉淀，制得聚合物boc-aemps；

4)将步骤3)所述boc-aemps与三氟乙酸室温反应三天，用乙醚、正己烷或丙酮沉淀，离心，真空干燥，制得aemps；

5)将步骤4)所述aemps与麦芽七糖和氰基硼氢化钠按照摩尔比1/5：1：1.5～1/15：1：1.5溶于二甲亚砜中，在63℃～67℃下反应三天，透析，冷冻干燥，制得aemps-ma系列产物。

实施例1

aemps-50聚合物的制备，包括以下步骤：

1)n-(叔丁氧羰基)乙醇胺的制备：二碳酸二叔丁酯与乙醇胺在冰水浴中反应，二氯甲烷萃取，真空干燥，125℃减压蒸馏制得乙醇胺的氨基保护产物；

2)单体boc-aema的制备：将步骤1)中n-(叔丁氧羰基)乙醇胺与甲基丙烯酰氯和三乙胺以摩尔比1：1.1：1.2在冰水浴中反应，过滤，萃取，重结晶制得单体，25℃真空干燥；

3)boc-aemps聚合物的制备：将步骤2)中boc-aema单体溶解，以aibn为引发剂、4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸为链转移剂(cta-cooh)，以摩尔比为50：0.2：1在氩气条件下，80℃反应24hrs，正己烷沉淀制得聚合物；

4)aemps-50的制备：将步骤3)中的boc-aemps与三氟乙酸室温反应，乙醚沉淀，离心，真空干燥制得aemps-50。

表1为实施例1制得的aemps-50及其分别加入5mg/mld的麦芽七糖(ma)和β-环糊精(β-cd)后对金黄色葡萄球菌(atcc25923)、金黄色葡萄球菌(cctcc433000)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌的最低抑菌浓度测试，由表1可知，在aemps-50溶液中再分别加入麦芽七糖和β-环糊精之后，除了对绿脓杆菌抗菌效果降低以外，加入麦芽七糖和β-环糊精后，aemps-50对细菌抗菌能力无影响，说明麦芽七糖和β-环糊精对aemps-50对细菌的抗菌效果没有产生影响。

表1

实施例2

aemps-50-5ma聚合物的制备，包括以下步骤：

1)n-(叔丁氧羰基)乙醇胺的制备：二碳酸二叔丁酯与乙醇胺在冰水浴中反应，二氯甲烷萃取，真空干燥，125℃减压蒸馏制得乙醇胺的氨基保护产物；

2)单体boc-aema的制备：将步骤1)中n-(叔丁氧羰基)乙醇胺与甲基丙烯酰氯和三乙胺以摩尔比1：1.1：1.2在冰水浴中反应，过滤，萃取，重结晶制得单体，25℃真空干燥；

3)boc-aemps聚合物的制备：将步骤2)中boc-aema单体溶解，以aibn为引发剂、4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸为链转移剂(cta-cooh)，以摩尔比为50：0.2：1在氩气条件下，80℃反应24hrs，正己烷沉淀制得聚合物；

4)aemps-50的制备：将步骤3)中的boc-aemps与三氟乙酸室温反应，乙醚沉淀，离心，真空干燥制得aemps；

5)将0.5gaemps-50与0.1186g麦芽七糖、0.0097g氰基硼氢化钠溶于15ml二甲亚砜，65℃反应3天，透析，冷冻干燥制得aemps-ma-5ma。

表2为实施例2制得的aemps-ma-5ma及其分别加入5mg/mld的麦芽七糖(ma)和β-环糊精(β-cd)后对金黄色葡萄球菌(atcc25923)、金黄色葡萄球菌(cctcc433000)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌的最低抑菌浓度测试，由表2可知在aemps-50-5ma溶液中再分别加入麦芽七糖和β-环糊精之后，对表皮葡萄球菌无影响以外，加入麦芽七糖和β-环糊精后，aemps-50-5ma对细菌抗菌能力有所降低，说明加入麦芽七糖和β-环糊精后，其阻碍了aemps-50-5ma与细菌的作用。

表2

实施例3

aemps-50-10ma聚合物的制备，包括以下步骤：

1)n-(叔丁氧羰基)乙醇胺的制备：二碳酸二叔丁酯与乙醇胺在冰水浴中反应，二氯甲烷萃取，真空干燥，125℃减压蒸馏制得乙醇胺的氨基保护产物；

2)单体boc-aema的制备：将步骤1)中n-(叔丁氧羰基)乙醇胺与甲基丙烯酰氯和三乙胺以摩尔比1：1.1：1.2在冰水浴中反应，过滤，萃取，重结晶制得单体，25℃真空干燥；

3)boc-aemps聚合物的制备：将步骤2)中boc-aema单体溶解，以aibn为引发剂、4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸为链转移剂(cta-cooh)，以摩尔比为50：0.2：1在氩气条件下，80℃反应24hrs，正己烷沉淀制得聚合物；

4)aemps-50的制备：将步骤3)中的boc-aemps与三氟乙酸室温反应，乙醚沉淀，离心，真空干燥制得aemps；

5)将0.5gaemps-50与0.2372g麦芽七糖、0.1939g氰基硼氢化钠溶于15ml二甲亚砜，65℃反应3天，透析，冷冻干燥制得aemps-ma-10ma。

表3为实施例3制得的aemps-ma-10ma及其分别加入5mg/mld的麦芽七糖(ma)和β-环糊精(β-cd)后对金黄色葡萄球菌(atcc25923)、金黄色葡萄球菌(cctcc433000)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌的最低抑菌浓度测试，由表3可知在aemps-50-10ma溶液中再分别加入麦芽七糖和β-环糊精之后，对表皮葡萄球菌无影响以外，加入麦芽七糖和β-环糊精后，aemps-50-10ma对细菌抗菌能力有所降低，说明加入麦芽七糖和β-环糊精后，其阻碍了aemps-50-5ma与细菌的相互作用。

表3

实施例4

aemps-50-15ma聚合物的制备，包括以下步骤：

1)n-(叔丁氧羰基)乙醇胺的制备：二碳酸二叔丁酯与乙醇胺在冰水浴中反应，二氯甲烷萃取，真空干燥，125℃减压蒸馏制得乙醇胺的氨基保护产物；

2)单体boc-aema的制备：将步骤1)中n-(叔丁氧羰基)乙醇胺与甲基丙烯酰氯和三乙胺以摩尔比1：1.1：1.2在冰水浴中反应，过滤，萃取，重结晶制得单体，25℃真空干燥；

3)boc-aemps聚合物的制备：将步骤2)中boc-aema单体溶解，以aibn为引发剂、4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸为链转移剂(cta-cooh)，以摩尔比为50：0.2：1在氩气条件下，80℃反应24hrs，正己烷沉淀制得聚合物；

4)aemps-50的制备：将步骤3)中的boc-aemps与三氟乙酸室温反应，乙醚沉淀，离心，真空干燥制得aemps；

5)将0.5gaemps-50与0.3558g麦芽七糖、0.0291g氰基硼氢化钠溶于15ml二甲亚砜，65℃反应3天，透析，冷冻干燥制得aemps-ma-15ma。

表4为实施例4制得的aemps-ma-15ma及其分别加入5mg/mld的麦芽七糖(ma)和β-环糊精(β-cd)后对金黄色葡萄球菌(atcc25923)、金黄色葡萄球菌(cctcc433000)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌的最低抑菌浓度测试，由表4可知在aemps-50-15ma溶液中再分别加入麦芽七糖和β-环糊精之后，对表皮葡萄球菌无影响以外，加入麦芽七糖和β-环糊精后aemps-50-15ma对细菌抗菌能力有一定的影响，说明加入麦芽七糖和β-环糊精后，其阻碍了aemps-50-5ma与细菌的相互作用。

表4

表5为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备得到的aemps-50、aemps-50-5ma、aemps-50-10ma和aemps-50-15ma抗菌剂对金黄色葡萄球菌(atcc25923)、金黄色葡萄球菌(cctcc433000)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌的最低抑菌浓度测试，由表1中可知：在aemps上接入麦芽七糖后，其对金黄色葡萄球菌具有选择性抗菌效果。

表5

图2为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制备得到的aemps-50、aemps-50-5ma、aemps-50-10ma、aemps-50-15ma抗菌剂的溶血活性——浓度关系图；如图2可知：四种抗菌剂溶液浓度达到5000μg/ml，其溶血率皆接近于零，这说明合成aemps-ma抗菌材料毒性很小，有良好的生物相容性。

此外，本发明中的aemps还可以替换为pei、pll、papma、mtcae、pga等含氨基的聚合物，按照本发明中步骤5)的方法耦合麦芽七糖，制备得到以其他聚合物为骨架的含麦芽七糖的抗菌剂。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。