[发明专利]一种无细胞毒性高分子抗菌剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种无细胞毒性高分子抗菌剂及其制备方法。该产品的分子结构式如下所示：其中，x，y和n为自然数，1≤x≤10000，1≤y≤10000，1≤n≤30。所述制备方法为：将羧甲基壳聚糖在催化条件下与(寡聚)精氨酸反应，得到(寡聚)精氨酸改性羧甲基壳聚糖衍生物。然后，经过分离纯化得到终产物。本发明通过在主链上接枝(寡聚)精氨酸，改善了羧甲基壳聚糖的抗菌性能，并进一步提高了其生物相容性，使产品无细胞毒性。

技术领域

本发明涉及羧甲基壳聚糖化学改性领域。更具体地，涉及一种基于(寡聚)精氨酸改性羧甲基壳聚糖，无细胞毒性的绿色高分子抗菌剂及其制备方法。

背景技术

近年来在全球范围内由致病菌导致的疫情频发，这使人们的卫生意识大大提高。因此，抗菌材料及制品产业在国内迅速发展。抗菌材料的核心部分是抗菌剂，它能够有效抑制微生物生长繁殖或杀死细菌。目前在国内抗菌剂仍以无机体系和有机体系为主。无机抗菌剂例如纳米银、氧化锌、氧化钛等，有机抗菌剂则以小分子化合物为主，例如季铵盐类、季膦盐类、胍基类等。随着人们对细菌耐药性和过度使用抗菌剂所导致的环境污染问题的不断关注，无机和有机小分子抗菌剂生物安全性差的问题逐渐暴露。因此，人们对抗菌剂的性能要求也不断提高。抗菌剂不仅要具有良好的抗菌性能，而且还要有很好的生物安全性，不产生耐药性，且环境友好。

壳聚糖具有一定的抗菌性能，以及良好的生物相容性和生物可降解性。但是由于壳聚糖不溶于水，极大地限制了其在抗菌领域的应用。壳聚糖可以在碱性条件下通过羧甲基化反应得到羧甲基壳聚糖(J.Adv.Drug.Deliv.Rev.2001,50,591.)。羧甲基的引入赋予了壳聚糖良好的水溶性，然而化学结构的改变在一定程度影响了其抗菌性能。

精氨酸是一种碱性带正电的水溶性氨基酸，具有较好的抗凝血性、吸附性和优异的生物相容性，并且能够有效提高材料的细胞穿膜效率。因此现有技术中，一般采取将精氨酸引入壳聚糖中，来改善壳聚糖的抗凝血性能(CN1226054C)，对重金属的吸附能力(201510203082.4)，以及壳聚糖基因载体的转染效率(CN103539866A)。但是，由于壳聚糖难溶于水且不溶于有机溶剂，壳聚糖接枝精氨酸的反应通常要在非均相(有机溶剂和水混合体系)或较低pH值条件下进行，不仅反应过程复杂，而且产率不理想。

如果能够将羧甲基壳聚糖在水溶液中进行精氨酸的改性反应，生成一种易溶于水且无细胞毒性的高分子抗菌剂，将会拥有巨大的潜在应用价值和前景。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种无细胞毒性的高分子抗菌剂。该抗菌剂为一种全新的(寡聚)精氨酸改性羧甲基壳聚糖衍生物。羧甲基壳聚糖本身具有良好的水溶性，在其主链上修饰(寡聚)精氨酸能够同时提高抗菌性能和生物安全性。

本发明的另一个目的在于提供一种制备精氨酸或寡聚精氨酸改性羧甲基壳聚糖衍生物的方法。该制备方法反应条件较温和，无需高温高压，并且制备过程不使用有机溶剂，整个生产工艺节能环保，可大规模工业化生产。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种无细胞毒性高分子抗菌剂，所述抗菌剂的分子结构式如式(1)所示：

其中，x，y和n为自然数，1≤x≤10000，1≤y≤10000，1≤n≤30。

作为本领域公知常识，羧甲基壳聚糖是壳聚糖的羧甲基化产物。由于羧甲基取代度不同，羧甲基壳聚糖含有不同比例的未羧甲基化单元，如由于壳聚糖原料脱乙酰度不同，羧甲基壳聚糖也会含有不同比例的未脱乙酰单元，如

作为本领域公知常识，通常用通式来表示羧甲基壳聚糖。但是本领域技术人员应当知晓，羧甲基壳聚糖原料分子链中会含有部分未羧甲基化单元，以及含有部分未脱乙酰的单元。