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一种具有抗耐药菌作用的口罩及其制备方法和应用

申请号 CN202111396718.3 申请日 2021-11-23 公开(公告)号 CN114052318B 公开(公告)日 2024-03-08
申请人 深圳市北测检测技术有限公司; 发明人 周信光; 张曼曼; 周业华; 廖武名; 李诗琪;
摘要 本 发明 公开了一种具有抗耐药菌作用的口罩,所述口罩包括外层抗耐药菌层、 中间层 、贴合内层,所述抗耐药菌层为固定有S16抗菌肽的PET材料,所述中间层为聚丙烯熔喷非织造布,所述贴合内层为聚丙烯针刺非织造布。所述S16抗菌肽由16臂树状大分子 聚合物 PAMAM的末端胺引发,由DL‑丙 氨 酸‑NCA和L‑丙氨酸(Z)‑NCA通过N‑ 羧酸 酐的开环聚合反应得到。本发明还公开了制备上述S16抗菌肽的方法。本发明还公开了上述口罩的制备方法。本发明中的抗菌肽与已有的氨基酸类抗菌肽相比价格更加便宜,更适合于大规模产业化生产。
权利要求

1.一种S16抗菌肽的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、合成DL‑丙酸‑NCA:将干燥的N‑Cbz‑DL‑丙氨酸溶解于第一有机溶剂中获得N‑Cbz‑DL‑丙氨酸的第一有机溶剂悬浮液,然后加入三光气的第一有机溶液,加热搅拌,真空干燥获得DL‑丙氨酸‑NCA;所述N‑Cbz‑DL‑丙氨酸的含量为(0.93‑3.72)g/25 mL第一有机溶剂;所述三光气的第一有机溶液中三光气的含量为(435‑1740)mg/5 mL第一有机溶剂;所述加热搅拌的温度为50℃;所述加热搅拌的时间为30分钟;
步骤二、合成L‑丙氨酸(Z)‑NCA:将干燥的Z‑L‑丙氨酸溶解于第一有机溶剂中获得Z‑L‑丙氨酸的第一有机溶剂悬浮液,然后加入三光气的第一有机溶液,加热搅拌,真空干燥获得L‑丙氨酸(Z)‑NCA;所述Z‑L‑丙氨酸的含量为(0.93‑3.72)g/25 mL第一有机溶剂;所述三光气的第一有机溶液中三光气的含量为(435‑1740)mg/5 mL第一有机溶剂;所述加热搅拌的温度为50℃;所述加热搅拌的时间为30分钟;
步骤三、16臂三维立体肽聚合物S16的合成:将所述步骤一制备的DL‑丙氨酸‑NCA和所述步骤二制备的L‑丙氨酸(Z)‑NCA溶解于第二有机溶剂中,然后加入溶解在第二有机溶剂中的PAMAM–(NH2)16中,进行第一次搅拌反应;然后添加醇类,进行第二次搅拌反应,得到16臂三维立体肽聚合物S16;所述DL‑丙氨酸‑NCA的含量为(0.975‑3.9)g/32 mL第二有机溶剂,所述L‑丙氨酸(Z)‑NCA的含量为(0.225‑0.9)g/32 mL第二有机溶剂;所述PAMAM–(NH2)16的含量为(32.25‑129)mg/1 mL第二有机溶剂;所述第一次搅拌的时间为24小时;所述醇类的用量为1ml;所述第二次搅拌的时间为1小时。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一有机溶剂包括无THF、三乙胺、DMSO中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二有机溶剂包括无水DMF、乙腈、二六环;所述醇类包括正丁醇、正丙醇、异丙醇中的一种或几种。
4.一种如权利要求1‑3之任一项所述方法制备获得的S16抗菌肽。
5.如权利要求4所述的S16抗菌肽在制备具有抗耐药菌作用的口罩中的应用。
6.一种具有抗耐药菌作用的口罩,其特征在于,所述口罩包括外层抗耐药菌层、中间层、贴合内层,所述抗耐药菌层为固定有如权利要求4所述的S16抗菌肽的PET材料;所述S16抗菌肽由16臂树状大分子聚合物PAMAM的末端胺引发,由DL‑丙氨酸‑NCA和L‑丙氨酸(Z)‑NCA通过N‑羧酸酐的开环聚合反应得到;所述中间层为聚丙烯熔喷非织造布;所述贴合内层为聚丙烯针刺非织造布。
7.一种如权利要求6所述的具有抗耐药菌作用的口罩的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤1)、在PET材料表面固定如权利要求4所述的S16抗菌肽,获得固定有抗菌肽的抗菌PET;
步骤2)、将所述固定有抗菌肽的抗菌PET作为口罩的最外层,将聚丙烯熔喷非织造布为口罩的中间层,将聚丙烯针刺非织造布作为口罩的最内层,采用密合拱形结构设计,经声波模压焊接加工成抗菌生物防护口罩样品。
8.如权利要求7所述的制备方法制备获得的具有抗耐药菌作用的口罩。
9.如权利要求8所述的具有抗耐药菌作用的口罩在抵抗多重耐药革兰阴性菌中的应用;所述多重耐药革兰阴性菌包括绿假单胞菌和/或鲍曼不动杆菌。

说明书全文

一种具有抗耐药菌作用的口罩及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于医疗器械领域,涉及一种具有抗耐药菌作用的口罩及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 随着最近出现关于耐药革兰氏阴性“超级细菌”的报道,由于缺乏有效和生物相容的药物,耐多药革兰氏阴性细菌引起的感染已被列为最紧迫的全球健康威胁之一。细菌会慢慢开始产生突变来保护自身免于抗生素杀灭,从而就会使得很多抗生素疗法无效,这些突变的细菌被称之为“超级细菌”,研究者表示,据估计,截止到2050年超级细菌每年会引发1000万人死亡,此外,在过去30年里科学家们仅仅开发出了一种或两种新型的抗生素。
[0003] 抗菌肽被广泛认为是对抗耐多药细菌的一种有前途的解决方案。与作用于特定细胞内靶点的传统抗生素不同,AMP通过静电相互作用与微生物膜相互作用,并物理破坏细菌形态 10。这种抗菌机制的性质使得细菌不太可能对AMP产生耐药性。然而,AMP在临床应用中的成功率有限(少数有希望的候选药物被评估为外用药物除外,如奥米加那),主要原因是其对哺乳动物细胞的高毒性。最近,α‑基酸N‑羧酸酐的开环聚合已被证明是合成具有抗菌性能的肽聚合物的通用方法,尽管该开环聚合法无法与固相肽合成获得的精确肽序列相媲美。因此,这种开环聚合法的发展为合成具有复杂大分子结构的定义明确的肽聚合物提供了一条简便的途径,如星形聚合物纳米粒子。最近有研究表明,这些星形肽聚合物纳米材料在具有作为纳米药物的潜,特别是在基因治疗和靶向药物输送领域。
[0004] 呼吸道传染病通过飞沫和空气传播,具有传播速度快、易感人群广、发病率高的特点,对公众健康和社会稳定造成很大威胁。佩带防护口罩能够阻断病原微生物侵入人体,是预防呼吸道传染病的流行、保护人员健康的有效手段。坚持佩戴口罩可以降低流感的感染,而许多国家在流感爆发时把储备防护口罩作为非药物干预的手段来控制病原微生物的传播。
[0005] 但有研究表明,滞留在过滤材料上的细菌、病毒等微生物在适宜的条件下能够存活和繁殖,这就存在对人员和环境造成二次污染的可能。在处理污染有炭疽孢子的口罩时发现附着在口罩上的颗粒会再次释放到环境中。为了预防附着在口罩上的病原微生物再次扩散造成的二次污染,人们开始研制能够抑制或杀灭病原微生物的防护口罩。在滤材上添加抗菌剂是赋予口罩抗菌功能的简单有效的方法。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种具有抗耐药菌作用的口罩。其材料是采用化学偶联的方法将聚合物抗菌肽固定在聚对苯二甲酸乙二酯非织造布上制备出一种抗菌材料,并且制备简单,成本低廉,可大规模推广用于抗菌织物生产。该抗菌材料为三维立体多肽聚合物纳米结构,从树状大分子聚合物(PAMAM)的末端胺引发,由DL‑丙氨酸 ‑NCA和L‑丙氨酸(Z)‑NCA通过N‑羧酸酐(NCAs)的开环聚合反应得到。PAMAM树状大分子表面联有用于联接若干个聚合肽链的位点,多条聚合肽链联接于PAMAM表面形成三维立体纳米结构。由于该结构纳米工程抗菌肽聚合物能够特异性有效杀灭耐药性病原体,可以实现不使用抗生素杀死抵抗抗生素的超级细菌,且超级细菌并不会对这些三维立体肽类多聚体分子产生耐受性。将该抗菌材料与过滤材料复合制备的生物防护口罩在具有物理过滤作用的基础上,还具有抑制和杀灭耐药性病原体的作用。
[0007] 典型的单体抗菌肽通过自我促进的摄取穿过革兰氏阴性细菌细胞的外膜,结合并插入细胞质膜的阴离子表面,然后通过膜破坏(孔隙形成)或穿过细胞质膜的易位杀死细菌,并作用于内部靶点。这种由膜破裂引起的细胞死亡通常伴随细胞质膜完整性。
[0008] 本发明的三维立体抗菌肽颗粒具有诱导细菌细胞死亡的多模式机制。最初,其通过与LPS 脂多糖和OM外膜的静电相互作用结合,导致不稳定/碎片区域。然后,它们在跨膜电位(内部/胞质溶胶为负)的驱动下聚集并穿过细胞膜,极有可能引起膜扰动,导致CM细胞质膜中不受调控的跨膜离子运动。这些膜破坏事件在低浓度下诱导ALD凋亡样死亡,从而导致细胞裂解。在高浓度下,该材料通过直接破坏OM和CM迅速导致细胞裂解。
[0009] 本发明提供了一种具有抗耐药菌作用的口罩,所述口罩包括外层抗耐药菌层、中间层、贴合内层,所述抗耐药菌层为固定有S16抗菌肽的PET材料。
[0010] 所述S16抗菌肽由16臂树状大分子聚合物PAMAM的末端胺引发,由DL‑丙氨酸‑NCA 和L‑丙氨酸(Z)‑NCA通过N‑羧酸酐的开环聚合反应得到。
[0011] 所述中间层由聚丙烯熔喷非织造布材质组成;
[0012] 所述贴合内层由聚丙烯针刺非织造布材质组成。
[0013] 本发明采用密合拱形结构设计,经声波模压焊接加工成抗菌生物防护口罩。
[0014] 本发明还提供了一种制备上述S16抗菌肽的方法,所述方法包括如下步骤:
[0015] 步骤一、合成DL‑丙氨酸‑NCA:将干燥的N‑Cbz‑DL‑丙氨酸溶解于第一有机溶剂中获得 N‑Cbz‑DL‑丙氨酸的第一有机溶剂悬浮液,然后加入三光气的第一有机溶液,加热搅拌,真空干燥获得DL‑丙氨酸‑NCA;
[0016] 步骤二、合成L‑丙氨酸(Z)‑NCA:将干燥的Z‑L‑丙氨酸溶解于第一有机溶剂中获得 Z‑L‑丙氨酸的第一有机溶剂悬浮液,然后加入三光气的第一有机溶液,加热搅拌,真空干燥获得L‑丙氨酸(Z)‑NCA;
[0017] 步骤三、16臂三维立体肽聚合物S16的合成:将所述步骤一制备的DL‑丙氨酸‑NCA和所述步骤二制备的L‑丙氨酸(Z)‑NCA溶解于第二有机溶剂中,然后加入溶解在第二有机溶剂中的PAMAM–(NH2)16中,进行第一次搅拌反应;然后添加醇类,进行第二次搅拌反应,得到16臂三维立体肽聚合物S16。
[0018] 步骤一中,所述N‑Cbz‑DL‑丙氨酸的含量为(0.93‑3.72)g/25ml第一有机溶剂;优选地,为1.86g/25ml第一有机溶剂;
[0019] 步骤一中,所述三光气的第一有机溶液中三光气的含量为(435‑1740)mg/5ml第一有机溶剂;优选地,为870mg/5ml第一有机溶剂;
[0020] 步骤一中,所述加热搅拌的温度为40‑60℃;所述加热搅拌的时间为20‑40分钟;优选地,所述加热搅拌的温度为50℃,加热搅拌的时间为30分钟;
[0021] 本发明步骤一在加热搅拌后还包括加入溶剂过滤、洗涤的步骤。
[0022] 所述溶剂为无戊烷、环己烷、正辛烷、二乙醚等中的一种或多种;优选地,为无水戊烷;
[0023] 所述溶剂的用量为50‑200ml;优选地,为100ml。
[0024] 步骤二中,所述Z‑L‑丙氨酸的含量为(0.93‑3.72)g/25ml第一有机溶剂;优选地,为1.86 g/25ml第一有机溶剂;
[0025] 步骤二中,所述三光气的第一有机溶液中三光气的含量为(435‑1740)mg/5ml第一有机溶剂;优选地,为870mg/5ml第一有机溶剂;
[0026] 步骤二中,所述加热搅拌的温度为40‑60℃;所述加热搅拌的时间为20‑40分钟;优选地,所述加热搅拌的温度为50℃,加热搅拌的时间为30分钟;
[0027] 本发明步骤二在加热搅拌后还包括加入溶剂过滤、洗涤的步骤。
[0028] 所述溶剂为无水戊烷、环己烷、正辛烷、二乙醚等中的一种或多种;优选地,为无水戊烷;
[0029] 所述溶剂的用量为50‑200ml;优选地,为100ml。
[0030] 本发明中,所述第一有机溶剂包括无水THF、三乙胺、DMSO等;优选地,为无水THF;将溶质溶于第一有机溶剂后形成的溶液即称为溶质的第一有机溶液。
[0031] 步骤三中,所述DL‑丙氨酸‑NCA的含量为(0.975‑3.9)g/32mL第二有机溶剂,所述L‑ 丙氨酸(Z)‑NCA的含量为(0.225‑0.9)g/32mL第二有机溶剂;优选地,所述DL‑丙氨酸‑NCA 的含量为1.95g/32mL第二有机溶剂,所述L‑丙氨酸(Z)‑NCA的含量为0.45g/32mL第二有机溶剂;
[0032] 步骤三中,在PAMAM–(NH2)16的第二有机溶液中,所述PAMAM–(NH2)16的含量为(32.25‑129)mg/1mL第二有机溶剂;优选地,所述PAMAM–(NH2)16的含量为64.5mg/1 mL第二有机溶剂;
[0033] 本发明中,所述第二有机溶剂包括无水DMF、乙腈、二六环等;优选地,为无水DMF;将溶质溶于第二有机溶剂后形成的溶液即称为溶质的第二有机溶液。
[0034] 步骤三中,所述第一次搅拌的时间为12‑48小时;优选地,为24小时;
[0035] 步骤三中,所述醇类的用量为0.5‑2ml;优选地,为1ml;
[0036] 步骤三中,所述第二次搅拌的时间为0.5‑2小时;优选地,为1小时;
[0037] 本发明步骤三在第二次搅拌后还包括加入溶剂进行沉淀、离心干燥分离的步骤。
[0038] 其中,所述溶剂为乙醚、正辛烷、异丁酸乙酯、正己烷等中的一种或多种;优选地,为乙醚;
[0039] 所述溶剂的用量为(3×20ml)‑(3×80ml);优选地,为(3×40ml),即用等量溶剂处理三次。
[0040] 本发明中,所述醇类包括正丁醇、正丙醇、异丙醇;优选地,为正丁醇。
[0041] 本发明优选在氩气氛围下进行。
[0042] 在一个具体实施方案中,所述S16抗菌肽的制备方法包括如下步骤:
[0043] 步骤一、合成DL‑丙氨酸‑NCA:将干燥的N‑Cbz‑DL‑丙氨酸溶解于无水THF溶剂中获得N‑Cbz‑DL‑丙氨酸‑THF悬浮液,配制三光气的无水THF溶液并加入到已制得的N‑Cbz‑DL‑ 丙氨酸‑THF悬浮液中,加热搅拌,冷却至室温后用无水戊烷沉淀并洗涤,真空干燥获得DL‑ 丙氨酸‑NCA;
[0044] 步骤二、合成L‑丙氨酸(Z)‑NCA:将干燥的Z‑L‑丙氨酸溶解于无水THF溶剂中获得 Z‑L‑丙氨酸的THF悬浮液,配制三光气的无水THF溶液并加入到已制得的Z‑L‑丙氨酸的THF 悬浮液中,加热搅拌,冷却至室温后用无水戊烷沉淀并洗涤,真空干燥获得L‑丙氨酸(Z)‑NCA;
[0045] 步骤三、16臂三维立体肽聚合物S16的合成:将DL‑丙氨酸‑NCA和L‑丙氨酸(Z)‑NCA 溶解于无水DMF中,用注射器吸取溶解后的产物,添加到已溶解在无水DMF中的PAMAM–(NH2)16中,在氩气下进行第一次搅拌反应,然后添加正丁醇,将混合物再进行第二次搅拌反应,将反应产物浓缩肽聚合物溶液沉淀到乙醚中,离心干燥分离,得到16臂三维立体肽聚合物S16。
[0046] 本发明还提供了一种由上述方法制备获得的S16抗菌肽。
[0047] 本发明还提供了所述S16抗菌肽在制备具有抗耐药菌作用的口罩中的应用。
[0048] 本发明还提供了一种具有抗耐药菌作用的口罩的制备方法,所述方法包括如下步骤:
[0049] 步骤1)、在PET材料表面固定如上制备获得的S16抗菌肽,获得固定有抗菌肽的抗菌 PET;
[0050] 步骤2)、将S16抗菌肽‑PET材料作为口罩的最外层,将聚丙烯熔喷非织造布为口罩的中间层,将聚丙烯针刺非织造布作为口罩的最内层,采用密合拱形结构设计,经超声波模压焊接加工成抗菌生物防护口罩样品。
[0051] 本发明还提供了上述的制备方法制备获得的具有抗耐药菌作用的口罩。
[0052] 本发明所述的具有抗耐药菌作用的口罩可以在不使用抗生素的情况下杀灭耐药性病原体。
[0053] 本发明还提供了所述具有抗耐药菌作用的口罩在抵抗其他多重耐药革兰阴性菌中的应用;所述多重耐药革兰阴性菌包括绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌等。
[0054] 本发明的有益效果包括:本发明提供了一种具有抗耐药菌作用的口罩,其材料是采用化学偶联的方法将聚合物抗菌肽固定在聚对苯二甲酸乙二酯非织造布上制备出一种抗菌材料,并且制备简单,成本低廉,可大规模推广用于抗菌织物生产。该抗菌材料为三维立体多肽聚合物纳米结构,从树状大分子聚合物(PAMAM)的末端胺引发,由DL‑丙氨酸‑NCA和L‑ 丙氨酸(Z)‑NCA通过N‑羧酸酐(NCAs)的开环聚合反应得到。PAMAM树状大分子表面联有用于联接若干个聚合肽链的位点,多条聚合肽链联接于PAMAM表面形成三维立体纳米结构。由于该结构纳米工程抗菌肽聚合物能够特异性有效杀灭耐药性病原体,可以实现不使用抗生素杀死抵抗抗生素的超级细菌,且超级细菌并不会对这些三维立体肽类多聚体分子产生耐受性。将该抗菌材料与过滤材料复合制备的生物防护口罩在具有物理过滤作用的基础上,还具有抑制和杀灭耐药性病原体的作用。
[0055] 抗菌肽被广泛认为是对抗耐多药细菌的一种有前途的解决方案。与作用于特定细胞内靶点的传统抗生素不同,抗菌肽通过静电相互作用与微生物膜相互作用,并物理破坏细菌形态。这种抗菌机制的性质使得细菌不太可能对抗菌肽产生耐药性。
[0056] 在本发明中,N‑羧酸酐开环聚合反应合成的由丙氨酸和丙氨酸残基组成的星形肽聚合物纳米粒作为一类新型抗菌剂的发现。这些三维纳米颗粒与现有的自组装抗菌大分子不同,其在低于其临界胶束浓度时会分解为单体,它是稳定的单分子结构,可无限稀释。对一系列临床上重要的革兰氏阴性细菌具有优异的抗菌活性,具有较高的治疗指数,对病原体的选择性优于哺乳动物细胞。同时,三维纳米颗粒具有多模式抗菌机制,包括破坏外膜的完整性、破坏细胞质膜、不受调节的离子流出/流入和诱导凋亡样死亡,体现出三维纳米颗粒性能优越的原因,与通常已知的大多数抗菌肽的抗菌机制不同。
[0057] 此外,本发明中的抗菌肽与已有的缬氨酸类抗菌肽相比价格更加便宜,L‑缬氨酸25g价格¥159.00,H‑赖氨酸(Z)‑OH10g价格¥614.19,L‑丙氨酸25g价格¥89.00,降低成本,更适合于大规模产业化生产。
附图说明
[0058] 图1为本发明抗菌肽聚合物S16的制备过程。
[0059] 图2为本发明S16抗菌肽接枝于口罩抗菌层上制备抗耐药菌口罩的过程图。

具体实施方式

[0060] 结合以下具体实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等,除以下专提及的内容之外,均为本领域的普遍知识和公知常识,本发明没有特别限制内容。
[0061] 实施例116臂三维立体肽聚合物S16的制备
[0062] DL‑丙氨酸‑NCA(DL‑Ala‑NCA)的合成。在氩气下,在烘箱干燥的两颈圆底烧瓶中,将干燥的N‑Cbz‑DL‑丙氨酸(Z‑DL‑Ala‑OH)(0.99g,4.43mmol)溶解在无水THF(25ml)中。三光气(580mg,1.96mmol)溶解在无水THF(5ml)中并加入到N‑Cbz‑DL‑Ala‑THF悬浮液中。在连续搅拌下将混合物在50℃加热30分钟。将澄清溶液冷却至室温并用无水戊烷(100ml)沉淀,然后用更多的无水戊烷(30ml×2)洗涤。将所得残余物在环境温度下真空干燥以提供 DL‑Ala‑NCA,产率85%。
[0063] L‑丙氨酸(Z)‑NCA(L‑Ala‑NCA)的合成。将干燥的Z‑L‑丙氨酸(Z‑Ala‑OH)(0.99g, 4.43mmol)添加到干燥的双颈圆底烧瓶中的无水THF(25ml)中,置于氩气下。将三光气(580mg,1.96mmol)溶解在无水THF(5ml)中,并添加到Z‑L‑丙氨酸悬浮液中。将混合物在50℃下加热30分钟,并持续搅拌。将澄清溶液冷却至室温,并添加至无水戊烷(100ml)。通过离心分离所得沉淀物并用无水戊烷(30ml×2)洗涤。将所得白色固体在环境温度下真空干燥,产率81%的L‑Ala‑NCA。
[0064] 聚(Z‑L‑丙氨酸‑r‑DL‑丙氨酸)‑PAMAM‑(NH2)16。16臂三维立体肽聚合物S16的合成。将L‑AlaNCA(1.02g,4.1mmol)和DL‑AlaNCA(1.02g,4.1mmol)溶解在无水DMF(16 ml)中,并通过注射器添加到溶解在无水DMF(1ml)中的PAMAM–(NH2)16(干燥,43mg, 13.1μmol)中。在氩气下搅拌24小时后,添加正丁醇(1ml),并将混合物再搅拌1小时。将浓缩肽聚合物溶液沉淀到乙醚(3×40ml)中,然后通过离心和干燥(0.1mbar)分离,得到聚(Z‑L‑丙氨酸‑r‑DL‑丙氨酸)‑PAMAM‑(NH2)16,核心星型肽聚合物S16,呈灰白色固体,1.21g(90%)。
[0065] 实施例2抗菌聚对苯二甲酸乙二酯的制备
[0066] 在聚对苯二甲酸乙二酯表面引出羧基:
[0067] 将PET样片(25×25cm)浸入到含0.35%NaOH的乙腈溶液中,于23℃,100rpm条件下反应18h。用蒸馏水洗涤4次,于空气中干燥。将处理后的PET样片浸入到含5%KMnO4的 0.6M硫酸溶液中,于60℃反应1h,分别用6MHCl和蒸馏水洗涤数次,于空气中干燥,获得表面具有羧基的PET(简称C‑PET)。
[0068] 用甲苯胺兰染色法测定PET及C‑PET表面的羧基含量。
[0069] 在聚对苯二甲酸乙二酯表面固定S16抗菌肽:
[0070] 将C‑PET浸入到含偶联剂0.1%EDC和NHS的0.1M的MES缓冲液中,室温反应24h,分别用0.1MMES缓冲液和蒸馏水洗涤,获得表面羧基活化的PET。将羧基活化的PET浸入含2%本发明实施例1制备的S16抗菌肽的PBS缓冲液(pH7.2)中,于室温反应24h。使PET 表面的羧基与抗菌肽上的氨基通过共价键结合。反应结束后,用PBS缓冲液洗涤4次,室温干,获得固定了抗菌肽的抗菌PET(简称S16抗菌肽‑PET)。在该反应中S16抗菌肽的用量高于或低于2%,都将使S16抗菌肽‑PET的抗菌活性降低,浓度过高,纳米材料自身会产生堆积,降低实际的抗菌效果。
[0071] 实施例316臂三维立体肽聚合物S16‑c的制备
[0072] DL‑丙氨酸‑NCA(DL‑Ala‑NCA)的合成。在氩气下,在烘箱干燥的两颈圆底烧瓶中,将干燥的N‑Cbz‑DL‑丙氨酸(Z‑DL‑Ala‑OH)(0.99g,4.43mmol)溶解在无水THF(25ml)中。三光气(580mg,1.96mmol)溶解在无水THF(5ml)中并加入到N‑Cbz‑DL‑Ala‑THF悬浮液中。在连续搅拌下将混合物在50℃加热30分钟。将澄清溶液冷却至室温并用无水戊烷(100ml)沉淀,然后用更多的无水戊烷(30ml×2)洗涤。将所得残余物在环境温度下真空干燥以提供 DL‑Ala‑NCA,产率85%。
[0073] L‑赖氨酸(Z)‑NCA(Lys‑NCA)的合成。将干燥的H–Lys(Z)–OH(1.24g,4.43mmol)添加到干燥的双颈圆底烧瓶中的无水THF(25ml)中,置于氩气下。将三光气(580mg,1.96 mmol)溶解在无水THF(5ml)中,并添加到H–Lys(Z)‑OH悬浮液中。将混合物在50℃下加热30分钟,并持续搅拌。将澄清溶液冷却至室温,并添加至无水戊烷(100ml)。通过离心分离所得沉淀物并用无水戊烷(30ml×2)洗涤。将所得白色固体在环境温度下真空干燥,以提供0.910g(产率81%)的LysNCA。
[0074] 聚(Z‑L‑丙氨酸‑r‑L‑赖氨酸)‑PAMAM‑(NH2)16。16臂三维立体肽聚合物S16‑c的合成。将L‑AlaNCA(1.02g,4.1mmol)和Lys‑NCA(1.3g,4.19mmol)溶解在无水DMF(16 ml)中,并通过注射器添加到溶解在无水DMF(1ml)中的PAMAM–(NH2)16(干燥,43mg,13.1μmol)中。在氩气下搅拌24小时后,添加正丁醇(1ml),并将混合物再搅拌1小时。将浓缩肽聚合物溶液沉淀到乙醚(3×40ml)中,然后通过离心和干燥(0.1mbar)分离,得到聚(Z‑L‑丙氨酸‑r‑L‑赖氨酸)‑PAMAM‑(NH2)16,核心星型肽聚合物S16‑c,呈灰白色固体,1.21g(90%)。
[0075] 实施例4抗菌聚对苯二甲酸乙二酯的制备
[0076] 在聚对苯二甲酸乙二酯表面引出羧基:
[0077] 将PET样片(25×25cm)浸入到含0.35%NaOH的乙腈溶液中,于23℃,100rpm条件下反应18h。用蒸馏水洗涤4次,于空气中干燥。将处理后的PET样片浸入到含5%KMnO4的 0.6M硫酸溶液中,于60℃反应1h,分别用6MHCl和蒸馏水洗涤数次,于空气中干燥,获得表面具有羧基的PET(简称C‑PET)。
[0078] 用甲苯胺兰染色法测定PET及C‑PET表面的羧基含量。
[0079] 在聚对苯二甲酸乙二酯表面固定S16‑c抗菌肽:
[0080] 将C‑PET浸入到含偶联剂0.1%EDC和NHS的0.1M的MES缓冲液中,室温反应24h,分别用0.1MMES缓冲液和蒸馏水洗涤,获得表面羧基活化的PET。将羧基活化的PET浸入含2%本发明实施例1制备的S16‑c抗菌肽的PBS缓冲液(pH7.2)中,于室温反应24h。使PET 表面的羧基与抗菌肽上的氨基通过共价键结合。反应结束后,用PBS缓冲液洗涤4次,室温风干,获得固定了抗菌肽的抗菌PET(简称S16‑c抗菌肽‑PET)。在该反应中S16‑c抗菌肽的用量高于或低于2%,都将使S16‑c抗菌肽‑PET的抗菌活性降低。
[0081] 实施例5口罩的制备及其抗菌性能测定
[0082] 抗菌生物防护口罩的加工:将本发明实施例2制备的S16抗菌肽‑PET材料或本发明实施例4制备的S16‑c抗菌肽‑PET材料作为口罩的最外层,主要起抗菌作用。将聚丙烯熔喷非织造布为口罩的中间层,主要起过滤作用。将聚丙烯针刺非织造布作为口罩的最内层,主要起支撑作用。采用密合拱形结构设计,经超声波模压焊接加工成抗菌生物防护口罩样品。
[0083] S16抗菌肽‑PET和S16‑c抗菌肽‑PET材料抗菌性能测试结果
[0084] 依据GB/T20944.2‑2007纺织品‑抗菌性能的评价‑第2部分:吸收法检测,抑菌率,实验菌种为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、酵母菌和青霉菌、流感病毒;各种类的抑菌率如下表1所示:
[0085] 表1S16抗菌肽‑PET和S16‑c抗菌肽‑PET材料抗菌性能测试
[0086]
[0087]
[0088] 从上述结果可以看出,通过提供S16抗菌肽可以使得PET的抑菌效率得到十分明显的提高,特别是对金黄色葡萄球菌、酵母菌和青霉菌及病毒,具有更好的抑制效果。比不添加肽的PET具有更好的应用前景,同时较S16‑c抗菌肽的抑菌效果也有较好地提升。
[0089] 表2不同抗菌肽口罩及普通口罩的抗菌性能测试
[0090]
[0091] 从上述结果可以看出,通过提供抗菌肽可以使得口罩的抑菌效率得到十分明显的提高,特别是对金黄色葡萄球菌、酵母菌和青霉菌及病毒,具有更好的抑制效果。比不添加肽的口罩具有更好的应用前景,同时较S16‑c抗菌肽口罩的抑菌效果也有较好地提升。
[0092] 表3S16抗菌肽口罩对NaCl气溶胶的过滤性能测试
[0093] 测试次数 过滤效率(%) 阻力(Pa)1 99.91% 216
2 99.78% 211
3 99.95% 219
[0094] 制备的抗菌防护口罩对NaCl气溶胶的过滤效率和气流阻力测试结果如表3所示。结果显示其过滤效率为99.32%,高于GB19083‑2003中规定的95%。气流阻力为220Pa,低于GB 19083‑2003中规定的35mmH2O(343Pa)。因此其过滤性能满足GB19083‑2003的要求。
[0095] 抗菌生物防护口罩气溶胶过滤性能测试:参考YY0469‑2011《医用外科口罩》中的方法测试抗菌生物防护口罩对颗粒物的过滤效率和气流阻力。
[0096] 本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离本发明构思的精神和范围下,本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中,并且以所附的权利要求书为保护范围。
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