【摘要】：植入性醫(yī)療器械在現(xiàn)代臨床中應(yīng)用非常廣泛,但在應(yīng)用過(guò)程中普遍存在細(xì)菌感染的問(wèn)題。表面改性是有效提高植入器械的抗菌性能的方法之一�？咕嚯氖且环N具有抗菌活性的小分子肽類化合物,一般由9-50個(gè)氨基酸組成,帶有正電荷并含有多數(shù)疏水性氨基酸殘基而呈現(xiàn)疏水性,具有廣譜高效抗菌性和不易產(chǎn)生耐藥性等特點(diǎn)。但部分抗菌多肽在體內(nèi)應(yīng)用時(shí)存在有效性和酶解穩(wěn)定性問(wèn)題,本課題針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題利用可控的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)和點(diǎn)擊化學(xué)(click chemestry)將聚磺基甜菜堿(polySBMA)以及抗菌多肽接枝到表面,提高抗菌多肽的在表面應(yīng)用的有效性和穩(wěn)定性。對(duì)多肽的N端進(jìn)行修飾是提高抗菌多肽有效性的方法之一。本課題選用HHC36作用研究對(duì)象,對(duì)HHC36的N端進(jìn)行修飾,引入L-炔丙基甘氨酸,在引入點(diǎn)擊反應(yīng)官能團(tuán)--炔基的同時(shí),提高其鹽溶液中的耐鹽性。結(jié)果顯示修飾前的抗菌多肽HHC36(AMP)對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的MIC100均分別為6μM和8μM,而Pra HHC36(PraAMP)則相應(yīng)提高2μM,但生物活性穩(wěn)定更高,在PBS溶液里仍然能保持較好的抗菌性能。兩種多肽即使在0.5 MIC下仍然能顯著影響細(xì)菌的生長(zhǎng),但對(duì)小鼠間充質(zhì)干細(xì)胞表現(xiàn)出一定的細(xì)胞毒性。利用SI-ATRP技術(shù)在Si表面引入聚磺酸基甜菜堿,再通過(guò)一價(jià)銅離子催化的CUAAC點(diǎn)擊反應(yīng)將抗菌多肽固定到表面上,解決傳統(tǒng)接枝方法使多肽失活的問(wèn)題,并研究多肽在表面的鹽穩(wěn)定性和抗酶解能力。Biotin-avidin系統(tǒng)檢驗(yàn)表明在表面結(jié)合ATRP和點(diǎn)擊化學(xué)的可行性;Si表面在接枝polySBMA和Pra AMP后,XPS結(jié)果顯示表面C 1s和N 1s分峰均出現(xiàn)多肽內(nèi)肽鍵對(duì)應(yīng)的分峰,并出現(xiàn)SBMA的N+,表明polySBMA和Pra AMP成功接枝于模型表面,并且實(shí)驗(yàn)組固定的抗菌多肽量少于對(duì)照組的。水接觸角、AFM也提供了該結(jié)果相關(guān)的輔助證明。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組表面抗菌性能均達(dá)到99%以上,同時(shí)結(jié)合了polySBMA的實(shí)驗(yàn)組表現(xiàn)出更好的抗酶解性能,在1 mg/ml胰蛋白酶下5分鐘后實(shí)驗(yàn)組的抗菌率仍然達(dá)到84.80%,對(duì)照組的抗菌率只有31.58%;Pra AMP在接枝到表面后對(duì)小鼠間充質(zhì)干細(xì)胞并未表面出明顯的毒性。本課題還探索了抗菌多肽在溶液中和在表面的殺菌機(jī)理。核酸類物質(zhì)的泄漏表明,抗菌多肽是通過(guò)破壞細(xì)菌細(xì)胞膜,使其細(xì)菌胞體內(nèi)容物流失致死,而SEM、TEM等結(jié)果能直觀地觀察到細(xì)胞膜上的孔洞以及細(xì)菌內(nèi)容物的流失。熒光泄漏實(shí)驗(yàn)表明AMP在溶液中抗菌多肽對(duì)大腸桿菌細(xì)胞膜形成的孔洞大于9 nm而小于23 nm。
【圖文】：

圖 1-1 抗菌多肽明確的二級(jí)結(jié)構(gòu)[22]：α-螺旋的 LL37, β-折疊的 protegrin-1, α-螺旋/β-折疊混合結(jié)構(gòu)的人 β-defensin 2, 不規(guī)則結(jié)構(gòu)的 indolicidin. 二硫鍵用黃色短棒表示。Figure 1-1 Antimicrobial peptides with distinct representative secondary structures[22]: α-helical of LL37, β-turn/sheet of protegrin-1, mixed α/β structure of human β-defensin 2, andrandom indolicidin. Disulfide bonds are represented by yellow sticks.此外，抗菌多肽在溶液中和在細(xì)菌胞膜上可能會(huì)展現(xiàn)出完全不相同的二級(jí)結(jié)構(gòu)。大多數(shù)情況下，從溶液到水-膜界面，再到細(xì)菌胞膜的內(nèi)部，抗菌多肽表現(xiàn)出極其復(fù)雜的二級(jí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程（如果發(fā)生多肽插入細(xì)菌胞膜的情況，這取決于抗菌多肽、細(xì)菌胞膜和環(huán)境的相互作用）[23]。雖然那些含有二硫鍵的多肽在不同環(huán)境中的二級(jí)結(jié)構(gòu)是否有所改變還不確定，，因?yàn)橥ǔ＜僭O(shè)二硫鍵是有助于穩(wěn)定多肽二級(jí)結(jié)構(gòu)的，而那些不含有二硫鍵的抗菌多肽在結(jié)合可插入到細(xì)菌胞膜的時(shí)候通常會(huì)發(fā)生較大的構(gòu)象變化。此外，也存在一些缺乏改變構(gòu)象能力的多肽。1.1.1.2 抗菌多肽的性質(zhì)

圖 1-2 抗菌多肽的作用機(jī)制模型[45]。(A) 環(huán)孔模型(toroidal)、(B) 地毯模型(carpet-like)、(C) 桶-板模型(barrel-stave)以及（D）聚合通道模型（aggregate channel）Figure 1-2 Mode of action of AMPs[45]. (A) toroidal, (B) carpet-like (C) barrel-stave and(D)aggregate channel1.1.3.2 非膜機(jī)制除了與膜相互作用的能力外，有越來(lái)越多的證據(jù)表明，抗菌多肽有其它的細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)。它們可以有多種細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)，可以結(jié)合 DNA，RNA 和蛋白質(zhì)，抑制細(xì)胞壁的合成和 DNA，RNA 或蛋白質(zhì)的合成。此外，多肽能通過(guò)在體外或體內(nèi)擾亂細(xì)胞壁的形成干擾細(xì)胞分裂。他們通過(guò)獨(dú)特機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中，從而改變細(xì)胞膜的形成，抑制細(xì)胞壁的合成，抑制核酸的合成，抑制蛋白質(zhì)的合成或抑制酶的活性。1.2 兩性離子聚合物兩性離子聚合物是一種聚合鏈中同時(shí)具有陽(yáng)離子基團(tuán)和陰離子基團(tuán)，偶極距極高且總電荷卻為零的一類聚合物，其具有獨(dú)特的“反聚電解質(zhì)效應(yīng)溶液行為”[47-49]，即其黏
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH77;TB306

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本文編號(hào)：2662620