[发明专利]多金属氧酸盐与壳聚糖交联的超分子膜及其合成方法和在抗菌方面的应用

说明书

本发明公开了一种多金属氧酸盐和壳聚糖交联的超分子膜的制备方法：1）配制壳聚糖的醋酸溶液，并调节其pH值为4.0‒6.0；琥珀酰亚胺戊酸酯（mPEG‑SVA）的二甲亚砜（DMSO）溶液，室温搅拌反应12‒24 h，反应结束后用超纯水透析1‒2天，经透析的混合物冻干即得聚乙二醇化壳聚糖，储存备用；2）配制聚乙二醇化壳聚糖溶液并调节pH至3.0‒5.0，获得溶液A；将权利要求1所述的POM配制成溶液并调节pH至2.0‒4.0，获得溶液B；然后将溶液A与溶液B等体积混合均匀，室温搅拌反应2‒3 h，冻干即得。该离子交联的超分子膜将POMs与PEG化壳聚糖复合在一起，实现了高效抑菌效力和优良生物相容性的完美结合，所获得的薄膜被认为在生物材料、废水处理、食品工业以及生物医学、环境科学等应用领域都有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于功能化多酸技术领域，具体涉及一种将具有优良杀菌效果的POM化合物，与具有可生物降解性、低毒性的PEG化壳聚糖后交联原位形成超分子膜，详细描述了其合成方法，并对其抗菌性能进行评估。该离子交联的超分子膜将POM与PEG化壳聚糖复合在一起，实现了高效抑菌效力和优良生物相容性的完美结合，所获得的超分子薄膜材料有望在生物材料、废水处理、食品工业以及其他应用领域发挥相当大的作用。

背景技术

近年来，由于伤口愈合延迟以及生物材料的植入失败，细菌感染引起的疾病被认为是对人类有着致命的威胁，特别是世界范围内耐药性细菌的广泛出现，从这个角度上来说，迫切需要设计合成新的更为高效的抗微生物剂。其中，无机抗菌剂负载的材料不仅可以提高抗菌性能，同时可以保持长期的治疗效果，从而降低细菌产生耐药的可能性。长期以来，POMs和POM基复合材料因其固有的抗菌性能，通常被认为是抗生素类药物的有效替代品。基于POM的有机-无机杂化材料由于其特有的“增值特性”得到了相当大的关注。它们在生物医学领域的应用就是一个典型的例子。将POMs封装到有机材料中，有望产生一些有趣的生物学特性，例如高的生理pH稳定性、有效且可调节的生物分布以及对正常组织较低的毒性，从而赋予其更加优异的生物和生化效应，包括抗肿瘤、抗菌和抗病毒作用等。这些特性可能与它们自身的高负电荷有关，使其可以通过强有力的静电相互作用与生物组分作用，从而对生物分子表现出特别的亲和力。受这一特性的启发，基于静电相互作用这一优势来操控功能POMs材料合成的一种通用的策略，即允许阴离子POMs前体与阳离子聚合物基体或纳米结构相互作用以形成杂化材料。从医学应用的角度来看，将POMs包裹到具有显著机械稳定性、可再生性和多官能团的低成本基体材料中，尤其是具有生物降解/生物相容性的基体，似乎有着非常大的吸引力。事实上，一项详细的文献调查表明，相关的工作者已经通过这种方式进行了一些尝试，即将它们负载到一些生物材料中，如壳聚糖(CS)及其系列衍生物。例如，Matteis等人合成了一系列由多金属氧酸盐和壳聚糖组装而成的球形抗菌胶囊，这些球形胶囊已被证明能够显著地影响细菌的生长。随后，Iqbal课题组又报道了一种由羧甲基壳聚糖和杂多钨酸盐组成的超分子POM基水凝胶，该水凝胶也被证实具有良好的抗癌活性。有趣的是，这些杂化组装的材料既提高了纯POMs的生物学效能，又提高了其生理稳定性。鉴于此，将POMs负载到这些生物材料将有望进一步扩大其应用范围。然而，据文献报道，对壳聚糖基体的预修饰以及其与多酸的具体配比却没有进行详细的研究。此外，对于该类杂化材料与细胞的具体靶向形式也没有进行深入的探讨。