[发明专利]一种光交联抗菌纳米颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光交联抗菌纳米颗粒，将N端经硫辛酸修饰的阳离子三肽在一定强度的紫外光下照射一段时间后，得到抗菌纳米颗粒；所述抗菌纳米颗粒由相互交联的硫辛酸分子形成的纳米内核以及覆盖在纳米内核表面的阳离子三肽组成；阳离子三肽的序列包含有两个精氨酸和色氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸中的任一种。本发明还公开了上述光交联抗菌纳米颗粒的制备方法和应用。本发明光交联抗菌纳米颗粒先制得阳离子三肽，再以硫辛酸修饰阳离子三肽，制得的两亲性短肽在较高浓度下仍无溶血，最后将硫辛酸修饰后的阳离子三肽置于紫外光下照射，得到具有纳米内核以及在纳米内核表面覆盖大量阳离子三肽的抗菌纳米颗粒；本发明的抗菌纳米颗粒具有抗菌谱广、活性高、安全性好、不易产生耐药性的特点，并且其制备工艺简单、成本低，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及一种光交联抗菌纳米颗粒，还涉及上述光交联抗菌纳米颗粒的制备方法和应用，属于生物医用材料技术领域。

背景技术

抗菌肽(antimicrobial peptides，AMPs)是大部分生物抵御病原微生物侵袭过程中的天然防御系统的重要组成部分。传统的抗生素通常针对特定的酶来控制代谢途径(如脱氧核糖核酸的合成，蛋白质和细胞壁的合成)，容易导致细菌的耐药性。而大多数抗菌肽主要是通过影响细胞膜来发挥作用，细菌必须要改变其膜的组成和结构对抗菌肽产生抗药性，这会对菌体本身造成严重损害。因此，抗菌肽独特的抗菌机制使其不易引起细菌的耐药性，可单独使用或与抗生素联合使用来杀死病原体。细菌细胞膜外层富含阴离子磷脂，哺乳动物细胞膜的两性离子脂质比较丰富，这也是抗菌肽可以抗菌而对哺乳类细胞不造成损害的主要原因。

天然抗菌肽的组成序列复杂，制备成本极高，Bactenecin(牛溶菌肽，含有12个氨基酸残基)是自然界中最小的天然阳离子抗菌肽。设计工程化抗菌肽时，常常以天然抗菌肽构效关系为基础，对肽序列的氨基酸进行替换、缩短肽链的长度、将不同序列的抗菌肽进行片段组合形成杂合肽，或将脂肪链引入抗菌肽，或通过抗菌肽骨架环化或分子内侧链环化等方式，得到抗菌谱广、活性高的工程化抗菌肽。

对已知抗菌肽进行长链烷基化/酰化修饰，即对多肽N端或C端修饰疏水烷基链，是制备工程化抗菌脂肽的常用方法之一。Fields等研究了几种两亲性多肽，以单烷基烃链为最小脂化部分，对其N端进行修饰，得到稳定的类似蛋白质的分子结构(Biopolymers,2000,54,531-546)。Lowik等证明，通过单个C18烷基链修饰多肽序列的N端和C端，在其组装脂质体膜时能有效控制其二级结构(Organic&Biomolecular Chemistry,2003,1,1827-1829)。一些研究表明在短肽序列中引入烃链可能是一种有效的诱导和形成稳定的蛋白样二级和三级结构的方法，也可以用于对多肽折叠机制的研究和开发新的生物材料(ChemicalSociety Reviews,2010,39:241-263)。通过将多肽与脂肪酸偶联，可以增强其与细菌膜相互作用时形成二级结构的能力，提高其抗菌性能。脂肽的抗菌活性可以通过肽参数之间复杂敏感的平衡来调节，所述参数包括长度、净电荷、疏水性、二级结构倾向、两亲性、螺旋极性/非极性区段的大小和深度、柔性和抗降解性，并且每种参数对不同多肽的作用都有所不同(Biochemistry,2009,48,313-327)。Tirrell等将三种肽YGAA[KKAAKAA]₂(AKK)、KLFKRHLKWKII(SC₄)和YG[AKAKAAKA]₂(KAK)，与月桂酸偶联并测试其对结构、抗菌活性和真核细胞毒性的影响，修饰后的AKK和SC₄肽相对于未修饰的肽显示出更强的抗菌活性(Bioconjugate Chemistry,2004,15,530-535)。然而，这类具有疏水烷基尾部的工程化抗菌肽往往由于其表面活性剂类似的结构，在较低浓度下溶血率就大于5％，极大地限制了其临床应用的可能。

发明内容