本發(fā)明屬于生物高分子材料領域，涉及一種抗菌模擬肽水凝膠的制備方法。

背景技術：

1、傷口感染是影響人類健康的主要疾病之一，目前主要采用抗生素的方式進行治療。但是，長期使用抗生素的危害有：一、產生細菌耐藥性：反復接觸抗生素后，細菌會對抗生素產生耐藥性，最終抗生素將完全失去抑制或殺死細菌的能力。二、對人體器官的損害：抗生素在殺死細菌的同時，也會對人體造成損害，如肝臟、腎臟和其它器官。三、導致雙重感染：正常情況下，人體口腔、胃腸道等部位存在菌群，相互制約，保持平衡。如果長期使用廣譜抗生素，會導致體內菌群失調，一些敏感細菌會被殺死，未受抑制的細菌會趁機繁殖，再次引起感染。近年來，生物肽材料具有良好的生物相容性、較低的毒性以及多種生物活性，還具有激素調節(jié)、抗菌、抗病毒、傳遞信息、促進礦物質的吸收、排毒等作用?，是理想的生物材料。因此，開發(fā)生物肽抗菌材料，成為治療傷口感染最有希望的途徑之一。但是臨床研究發(fā)現(xiàn)，生物肽目前在實際應用中還存在一些問題和挑戰(zhàn)，主要包括以下幾個方面：一、生產成本高：目前大多數(shù)生物肽的制備方法需要復雜的工藝和設備，并且需要大量的原料和時間；二、生物活性不穩(wěn)定：生物肽的生物活性往往較易受到環(huán)境因素的影響而不穩(wěn)定，如溫度、ph值、離子強度等；三、安全性問題：一些生物肽可能對人體產生不良影響，如過敏反應、毒性等。因此，肽模擬物在功能研究、機制研究和可變應用方面引起了人們的極大興趣。

2、水凝膠是一種親水的能夠保留大量水分子或生物體液的三維網(wǎng)狀結構膠體，自發(fā)現(xiàn)以來，一直備受關注。根據(jù)來源可分為天然水凝膠和人工合成水凝膠。近20年中，天然水凝膠逐漸被人造水凝膠取代。這是因為人造水凝膠具有更長使用壽命、高含水量和高凝膠強度。人造水凝膠往往具有明確的分子結構，能夠進一步修飾獲得特定的降解性和功能性。隨著對水凝膠研究的深入，其特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一、高吸水性能：水凝膠具有極強的吸水能力，可以吸收自身幾百倍甚至上千倍的水分，將水分迅速轉化為凝膠狀，形成穩(wěn)定的凝膠結構。這種高吸水性能使得水凝膠在許多領域具有廣泛的應用價值。二、生物相容性：水凝膠通常由天然或合成高分子材料制成，具有良好的生物相容性。這意味著水凝膠可以與生物體接觸而不產生明顯的毒性或刺激反應，因此在醫(yī)療領域中可以用作藥物緩釋、傷口敷料等。三、可調控性：水凝膠的吸水性能可以通過改變材料的配方、交聯(lián)程度、孔隙結構等因素進行調控。通過調整這些因素，可以使水凝膠具有不同的吸水速度、保水能力和釋放水分的特性，以滿足不同應用領域的需求。如能在水凝膠中模擬生物肽結構，即可設計出一種較為完美的抗菌水凝膠。

3、傳統(tǒng)水凝膠存在著以下問題：一、力學性能較低：?天然高分子水凝膠，?如明膠、?殼聚糖等，?雖然具有良好的生物相容性和可降解性，?但它們的力學性能相對較低，?無法滿足某些需要較高強度材料的應用場景，?如敷料等；二、無法滿足敷料的應用需求：?傳統(tǒng)水凝膠在作為敷料使用時，?由于其力學性能和可能的生物毒性，?可能無法滿足對傷口進行保護和治療的特定需求，?尤其是在處理嚴重滲出傷口或感染傷口時；這些缺點限制了傳統(tǒng)水凝膠在某些領域的應用，?因此本發(fā)明采用化學交聯(lián)的方式提高水凝膠的力學強度和穩(wěn)定性，同時在水凝膠中模擬生物肽結構，提高水凝膠生物相容性，促進傷口的愈合。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對背景技術中指出的問題，本發(fā)明提供一種抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，結合羰基易位策略制備模擬肽和丁烯基與二硫鍵反應制備水凝膠，水凝膠和惡唑啉作為基材使得該生物材料具有良好的生物相容性。

2、技術方案：本發(fā)明公開一種抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

3、步驟s1.?制備叔丁氧羰基保護下的惡唑啉模擬肽npx：

4、s1.1：叔丁氧羰基甘氨酸和氯乙胺為反應物，1h-羥基苯并三唑為多肽保護劑，1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽為縮合劑，三乙胺為阻聚劑，溶于有機溶劑a中，在常溫下進行反應，產物經(jīng)過干燥，提純后，獲得中間產物a；

5、s1.2：將中間產物a和氫氧化鈉在氮氣流下反應，產物經(jīng)過提純后獲得npx；

6、步驟s2.?叔丁氧羰基模擬肽共聚物nbx的制備：叔丁氧羰基保護下的惡唑啉模擬肽npx和2-(3-丁烯基)-2-惡唑啉box為反應物，甲苯磺酸甲酯為催化劑，溶于有機溶劑b中，在微波合成儀下共聚，獲得叔丁氧羰基模擬肽共聚物nbx；

7、步驟s3.模擬肽共聚物的制備：叔丁氧羰基模擬肽共聚物nbx和三氟乙酸為反應物，反應后的混合溶液在室溫下振蕩，在氮氣流下除去溶劑后，對殘留物進行提純，得到模擬肽共聚物；

8、步驟s4.模擬肽水凝膠的制備：在水性條件下，以二硫醇蘇糖醇為交聯(lián)劑，irgacure?2959溶液為光引發(fā)劑，對s3中模擬肽共聚物進行光引發(fā)交聯(lián)得到模擬肽水凝膠。

9、進一步地，所述步驟s2中2-(3-丁烯基)-2-惡唑啉box的制備過程如下：

10、s2.1：4-戊烯酸和n-羥基琥珀酰亞胺為反應物，1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽為縮合劑，溶于有機溶劑c中，在室溫下攪拌，得到混合物；

11、s2.2：在s2.1所得的混合物中加入氫氧化鈉和氯乙胺的混合物，攪拌過夜后，分液，蒸發(fā)溶劑，得到中間產物b；

12、s2.3：將中間產物b和氫氧化鉀作為反應物，溶于有機溶劑d中，在氬氣流下反應，將所得的產物提純，得到2-(3-丁烯基)-2-惡唑啉box。

13、進一步地，步驟s1中，所述叔丁氧羰基甘氨酸、氯乙胺投入的摩爾比為1:1～2；

14、和/或s1.1中得到的中間產物和氫氧化鈉投入的摩爾比為1:1～2；

15、和/或所述有機溶劑a為甲醇、二氯甲烷、乙腈中的任一種。

16、進一步地，所述步驟s2中，2-(3-丁烯基)-2-惡唑啉box的制備過程中，所述4-戊烯酸和n-羥基琥珀酰亞胺的摩爾比為1:1～2，且反應時間在12h以上；

17、和/或所述有機溶劑c為n，n’-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、乙腈的任一種。

18、進一步地，步驟s2中，所述叔丁氧羰基保護下的惡唑啉模擬肽npx和2-(3-丁烯基)-2-惡唑啉box摩爾比為1～19:1；

19、和/或所述有機溶劑b為甲醇、二氯甲烷、乙腈的任一種。

20、進一步地，步驟s2中，所述微波合成儀設置的溫度為120-160℃，時間為10-40min。

21、進一步地，所述步驟s3中，室溫振蕩時間為2h以上。

22、進一步地，所述步驟s4中，光引發(fā)劑為濃度為0.01%-0.1%，光為300-500nm，輻照時間為400-600?s。

23、進一步地，所述s2.2中，先將氫氧化鈉和氯乙胺溶于適量去離子水中，在劇烈攪拌下，逐滴加入到s2.1的混合物中；

24、和/或所述s2.3中，所述中間產物b和氫氧化鉀的摩爾比為1:1，且所述有機溶劑d為甲醇、二氯甲烷、乙腈中的一種；中間產物b和氫氧化鉀分別溶于有機溶劑d中后，將氫氧化鉀溶液逐滴加入到中間產物b的溶液中。

25、進一步地，所述氮氣流的條件為：采用先抽真空再充氮氣如此反復5～10次，每次3～5?min，然后保持氮氣流通環(huán)境。

26、有益效果

27、本發(fā)明涉及一種抗菌模擬肽水凝膠的制備方法，通過羰基易位策略使用聚惡唑啉構建了肽模擬物，使用了甘氨酸依賴性聚惡唑啉，一種甘氨酸假肽，作為生物肽的合成模擬物，利用甘氨酸和聚惡唑啉骨架的良好生物相容性以及聚惡唑啉對蛋白水解的抗性來解決生物肽的主要缺點，即其體內穩(wěn)定性差。

28、本發(fā)明制備box降低生產成本，使用微波合成儀提升共聚的效率與產率，通過npx和box共聚交聯(lián)使水凝膠獲得出色的自愈合能力、?良好的生物相容性和生物安全性、?以及優(yōu)異的機械性能和保濕性能，這些特性使得它在多個領域展現(xiàn)出廣泛的應用前景。