顏舒婷，姚遠(yuǎn)，陶鑫峰，林紹梁

（華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,上海市先進(jìn)聚合物材料重點實驗室,上海 200237）

水凝膠具有水含量高、生物相容性好、比表面積大和結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點，且具有與細(xì)胞外基質(zhì)相似的彈性，在藥物輸送、組織工程、傷口敷料、人造皮膚等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景［1～9］.其中抗菌水凝膠由于具有保護(hù)傷口、減少感染和加速傷口愈合的作用，逐漸成為研究的熱點.通常，水凝膠的抗菌能力來自于負(fù)載的各種納米粒子［10～15］（Ag納米粒子［11～13］和Au納米粒子［14，15］等）、抗菌劑（環(huán)丙沙星［16］、強(qiáng)力霉素［17］等）和生物提取物［18］等，這些釋放類抗菌材料有一定的局限性，包括導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性、重金屬對人體的毒副作用、價格高等.因此開發(fā)不會導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性的本征抗菌水凝膠具有重要意義.陽離子型水凝膠可以通過靜電作用吸附在微生物的細(xì)胞膜表面，使細(xì)胞膜穿孔并裂解起到殺菌作用，因為其無需與細(xì)胞膜上的特定靶點結(jié)合就能起到抗菌作用，所以不會引起細(xì)菌的耐藥性［19，20］.

帶正電的硫正離子化合物廣泛存在于天然的動植物中［21］，具有顯著的抗菌作用，而且烷基化的硫正離子相對于銨或鏻類物質(zhì)而言，具有更好的生物相容性［22］，更適合用于制備具有固有抗菌能力的水凝膠.與小分子相比，含硫正離子的聚合物［23］通常表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性和可加工性.但目前關(guān)于含硫正離子的聚合物報道較少，且主要集中在聚氨基酸材料上，利用聚合物側(cè)鏈中的硫醚基團(tuán)與環(huán)氧化合物反應(yīng)即可生成硫正離子［24，25］.

聚類肽是一種新興的聚氨基酸材料，與聚肽具有相似的結(jié)構(gòu)，但其側(cè)鏈在氮原子上，而不是在α-碳上，通過改變氮原子上的取代基可以得到各種功能化的聚類肽［26～29］.聚類肽因具有優(yōu)良的溶解性［30］、可加工性［31］、酶穩(wěn)定性［27，32］、可氧化降解性［33］、生物相容性［34］和無免疫原性而受到越來越多的關(guān)注［30，35］.其中，聚肌氨酸（PSar）具有優(yōu)異的水溶性、生物相容性、蛋白酶穩(wěn)定性以及非免疫原性［36］，被看作是聚乙二醇的替代物［30，32，37］，是制備水凝膠的理想材料.通過調(diào)節(jié)聚類肽氮原子上的取代基［30，35，38］，并選用合適的交聯(lián)方式，如具有高選擇性、高效率、反應(yīng)條件溫和的點擊化學(xué)反應(yīng)，有望得到具有可控力學(xué)性能、降解速率、凝膠形態(tài)、優(yōu)異生物相容性且無免疫原性的聚類肽水凝膠.

本文結(jié)合了硫正離子基團(tuán)和聚類肽的優(yōu)點，通過伯胺引發(fā)的肌氨酸-N-硫代羧酸酐（Sar-NTA）和N-烯丙基甘氨酸-N-硫代羧酸酐（NGA-NTA）的可控開環(huán)聚合制備了三嵌段聚類肽，即聚（N-烯丙基甘氨酸）-b-聚肌氨酸-b-聚（N-烯丙基甘氨酸）（PNAG-b-PSar-b-PNAG，PASA），再通過巰-烯“點擊”反應(yīng)制備了聚類肽水凝膠（HG），然后與環(huán)氧化合物反應(yīng)，將聚合物網(wǎng)絡(luò)中的硫醚基團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛘x子，制備了一種具有本征抗菌能力的含硫正離子聚類肽水凝膠（S+HG）（Scheme 1）.研究了不同Sar摩爾分?jǐn)?shù)的S+HG的吸水能力、微觀形貌、力學(xué)性能以及廣譜抗菌性能.S+HG對革蘭氏陰性的大腸桿菌（E.coli）和革蘭氏陽性的金黃色葡萄球菌（S.aureus）均表現(xiàn)出較高的抗菌活性.

Scheme 1 Schematic diagram of polypeptoid hydrogel(HG)and sulfonium-containing polypeptoid hydrogel(S+HG)

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

烯丙基胺（60%水溶液）、2-羥基-4′-（2-羥乙氧基）-2-甲基苯丙酮（I2959，純度98%）、乙醛酸水合物（純度98%）和超干乙腈（純度99.9%），安耐吉化學(xué)技術(shù)（上海）有限公司；肌氨酸（Sar，純度98%），上海阿達(dá)瑪斯試劑有限公司；三溴化磷（純度99%）、氫氧化鈉（純度99%）、聚乙二醇二環(huán)氧乙烷甲基醚（純度99%），上海麥克林生化科技有限公司；2，2-二甲基-1，3-丙二胺（純度98%）、3，6-二氧雜-1，8-辛烷二硫醇（純度97%），梯希愛（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司；濃鹽酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)37%）、三氯甲烷、無水乙醚均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；碳酸氫鈉（純度99.5%）、無水硫酸鎂（純度98%）、乙酸（純度99%）、石油醚（精餾級）、乙酸乙酯（精餾級）、無水乙醇（純度99.7%）和磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH=7.4），上海泰坦科技股份有限公司；參照文獻(xiàn)［39，40］方法合成S-乙氧基硫代羰基巰基乙酸（XAA）和N-取代甘氨酸-N-硫代羧酸酐（NNTA）.

AVANCEⅢ400型核磁共振波譜儀（1H NMR），瑞士Bruker公司；PL-50型凝膠滲透色譜儀（GPC），日本Agilent公司；Nicolet 5700型傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR），美國Thermo Scientific公司；S-3800型掃描電子顯微鏡（SEM），日本日立公司；RL-MARS3型平板流變儀，美國Thermo Hakke公司.

1.2 實驗過程

1.2.1 NAG-NTA的合成圖S1（見本文支持信息）給出NAG-NTA的合成路線.在燒瓶中加入92.05 g（1.0 mol）一水合乙醛酸、78.00 g（0.5 mol）烯丙基胺水溶液和300 mL水，室溫下攪拌反應(yīng)24 h.加入240 mL（2.8 mol）濃鹽酸，油浴加熱至120℃，回流12 h.旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，粗產(chǎn)物在甲醇/丙酮溶劑體系中重結(jié)晶，干燥后得到37.21 g白色晶體，即為產(chǎn)物N-烯丙基甘氨酸鹽酸鹽（NAG·HCl），產(chǎn)率50.0%.1H NMR（400 MHz，DMSO-d6），δ：3.57（d，2H），3.79（s，2H），5.43（dd，2H），5.93（m，1H），9.55（s，2H）.

將30.00 g（0.75 mol）NaOH用300 mL水溶解，冷卻至室溫.將37.20 g（0.25 mol）NAG·HCl和45.06 g（0.25 mol）XAA溶解在NaOH溶液中，45℃下攪拌反應(yīng)3 d后，用濃鹽酸調(diào)節(jié)至pH=1.然后用三氯甲烷萃取，加入無水MgSO4干燥1 h，過濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到白色固體N-乙氧基硫代羰基-N-烯丙基甘氨酸.抽真空通N2氣3次，在N2氣氛圍下加入無水CH3Cl溶解上述白色固體.在冰水浴保護(hù)下緩慢滴加28 mL（0.30 mol）PBr3，反應(yīng)10 min后撤去冰水浴，繼續(xù)反應(yīng)1 h.分別用飽和NaHCO3溶液和去離子水洗滌反應(yīng)溶液，再用無水MgSO4干燥，過濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到粗產(chǎn)物.用柱色譜提純粗產(chǎn)物，展開劑為石油醚-乙酸乙酯（體積比為8∶1）.最終得到純凈的黃色油狀產(chǎn)物12.10 g，即NAG-NTA，產(chǎn)率30.8%.1H NMR（400 MHz，CDCl3），δ：4.14（d，2H），4.16（s，2H），5.31（dd，2H），5.80（m，1H）.

1.2.2 Sar-NTA的合成圖S1給出Sar-NTA的合成路線.以肌氨酸為原料，粗產(chǎn)物用柱色譜分離提純，展開劑為石油醚-乙酸乙酯（體積比為4∶1），得到淺黃色油狀產(chǎn)物，產(chǎn)率22.9%.1H NMR（400 MHz，CDCl3），δ：3.11（s，3H），4.21（s，2H）.

1.2.3 三嵌段聚類肽PASA的合成聚合操作均在預(yù)先除水、N2氣保護(hù)的聚合瓶中使用Schlenk技術(shù)進(jìn)行.以PASA-Sar49%的合成為例，［Sar］0/［NAG］0/［I］0=60/60/1（［Sar］0，［NAG］0和［I］0分別表示Sar-NTA、NAG-NTA和引發(fā)劑的起始摩爾濃度）：向聚合瓶中依次加入0.35 g（2.67 mmol）Sar-NTA和7 mL超干乙腈后，通過注射器加入0.30 mL配制好的0.15 mol/L 2，2-二甲基-1，3-丙二胺的乙腈溶液，在60℃下密閉反應(yīng)24 h.用注射器加入0.83 mL（3.12 mol/L）的NAG-NTA的乙腈溶液，繼續(xù)反應(yīng)36 h.將反應(yīng)液緩慢滴入劇烈攪拌的冰無水乙醚中，然后離心得到白色沉淀，用無水乙醚洗滌白色固體3次，最后真空干燥，得到0.40 g白色固體，即為PASA-Sar49%.

將NAG-NTA乙腈溶液的加入量調(diào)整為0.58 mL（3.12 mol/L），采用相同的方法合成PASA-Sar64%.

1.2.4 S+HG的制備將0.1 g PASA-Sar49%溶解在1 mL乙醇中，加入7 mg（0.03 mmol）光引發(fā)劑I2959和55 mg（0.3 mmol）3，6-二氧雜-1，8-辛烷二硫醇（［C=C］∶［SH］∶［I2959］＝1∶1∶0.05）.用波長365 nm的紫外燈（1.125 W/cm2）照射15 min后，用水透析3次，然后冷凍干燥，得到白色干凝膠.將0.1 g干凝膠和0.47 g（3.0 mmol）聚乙二醇二環(huán)氧乙烷甲基醚加入到5 mL醋酸中，在37℃下反應(yīng)3 d，反應(yīng)后凝膠用超純水透析，得到S+HG.

1.2.5 水凝膠的溶脹動力學(xué)將一定質(zhì)量（m0，g）的S+HG浸入5 mL PBS緩沖鹽溶液中，在特定的時間段（0.5，1.0，2.0，3.0，4.0和5.0 min）將水凝膠取出，用干燥的濾紙吸掉表面多余的水分后稱重（m1，g）.重復(fù)實驗3次，按下式計算溶脹率（Swelling ratio，%）：

1.2.6 水凝膠的流變性能用平板流變儀測量S+HG的流變性能.流變儀裝有直徑為25 mm的平行板，實驗條件為37℃.測試過程中首先對水凝膠進(jìn)行動態(tài)應(yīng)變掃描，頻率為1.0 Hz，振幅在0.1%～500%之間.然后進(jìn)行動態(tài)頻率掃描，振幅為5%，頻率在0.1～100 rad/s.

1.2.7 水凝膠的抗菌性能采用振蕩法測試水凝膠的抗菌性能，具體過程如下：（1）將0.1 g凍干的S+HG樣品剪碎；（2）將槍頭、試管、玻璃棒等實驗用品高溫滅菌；（3）取1 mL 1×108cfu/mL的菌液加入裝有9 mL PBS緩沖液的試管中，渦旋振蕩，按梯度稀釋至1×105cfu/mL，加入剪碎的S+HG樣品，置于37℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)振蕩24 h，轉(zhuǎn)速250 r/min；（4）振蕩結(jié)束后，用PBS緩沖溶液將菌液稀釋到1×104cfu/mL，并取0.1 mL接種在瓊脂培養(yǎng)皿上，于37℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h，進(jìn)行菌落計數(shù)，取3次實驗的平均值.

2 結(jié)果與討論

2.1 三嵌段聚類肽PASA的合成

參照本課題組已報道的方法合成并表征了Sar-NTA和NAG-NTA［41，42］（圖S1～圖S3，見本文支持信息）.Sar-NTA聚合生成PSar，其具有良好的水溶性，可作為水凝膠中的親水鏈段.NAG-NTA聚合后生成聚（N-烯丙基甘氨酸）（PNAG），其側(cè)鏈含有雙鍵，可以作為水凝膠中的交聯(lián)位點.為了制備基于PSar的水凝膠，可以將PSar作為中間嵌段，兩端再接上可以進(jìn)行交聯(lián)的PNAG鏈段，得到三嵌段聚合物PASA.伯胺引發(fā)的N-取代甘氨酸-N-硫代羧酸酐（NNTA）開環(huán)聚合具有活性特征，通過順序投料的方式可以制備嵌段聚類肽［33］.因此，可以利用2，2-二甲基-1，3-丙二胺引發(fā)Sar-NTA在乙腈中于60℃下聚合得到親水的PSar，24 h后取少量反應(yīng)溶液用于1H NMR分析，以保證Sar-NTA已經(jīng)消耗完畢，然后再加入NAG-NTA繼續(xù)聚合36 h，最終得到三嵌段聚合物PASA（Scheme 2）.由于伯胺引發(fā)的NNTA聚合具有良好的可控性，通過調(diào)節(jié)投料比［Sar］0/［NAG］0/［I］0，制備得到兩種不同嵌段比例的PASA，聚合數(shù)據(jù)總結(jié)于表1.

Scheme 2 Synthetic pathway of PASA

Table 1 Synthesis and characterization of PASA with different Sar molar fractionsa

在PASA的1H NMR譜圖中可清楚地觀察到Sar與N-烯丙基甘氨酸（NAG）重復(fù)單元的特征信號（圖1）.其中，引發(fā)劑的甲基質(zhì)子信號（Ha）位于0.76，Sar單元的甲基質(zhì)子信號（Hd）位于2.62～3.07，NAG單元的雙鍵質(zhì)子特征信號Hh和Hg分別位于4.95～5.38和5.54～5.94，而聚類肽主鏈和側(cè)鏈的亞甲基質(zhì)子信號（Hc+e+f）位于3.65～4.60.根據(jù)引發(fā)劑與重復(fù)單元特征信號的積分比例，得到各嵌段的聚合度（DP）、聚合物的分子量（MnNMR）以及Sar單元的摩爾分?jǐn)?shù)（Sar molar fraction，%）通過下式計算：

式中：I（Ha）代表引發(fā)劑甲基峰的面積，I（Hd）和I（Hg）分別代表Sar單元的甲基峰面積和NAG單元的雙鍵峰面積.根據(jù)公式計算，2種三嵌段聚合物的組成分別為PA27S53A27和PA18S59A18，對應(yīng)的Sar摩爾分?jǐn)?shù)分別為49%和64%.為了更直觀地反映聚合物的組成，本文將這兩種聚合物分別命名為PASA-Sar49%和PASA-Sar64%.GPC曲線表明，兩種嵌段聚合物都具有中等的分子量分布（1.29～1.37），并且分子量的變化趨勢與核磁計算所得的分子量一致（圖2）.上述結(jié)果表明，成功制備了不同Sar摩爾分?jǐn)?shù)的三嵌段聚合物PASA.

Fig.1 1H NMR spectrum of PASA-Sar64% in DMSO-d6

Fig.2 GPC traces of PASA-Sar49%(a)and PASA-Sar64%(b)

2.2 含硫正離子聚類肽水凝膠的制備

Fig.3 Images of the solution of PASA,3,6-dioxa-1,8-octanedithiol and photoinitiator I2959 before and after UV irradiation(A)and S+HG with different molar fraction of Sar(B)

PASA聚合物上的烯丙基和雙硫醇化合物通過巰-烯“點擊”反應(yīng)使PASA分子鏈交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，然后再將所得聚類肽水凝膠（HG）浸泡于聚乙二醇二環(huán)氧乙烷甲基醚的乙酸溶液，得到一種含硫正離子聚類肽水凝膠（S+HG）（Scheme 1）.將PASA三嵌段聚合物和3，6-二氧雜-1，8-辛烷二硫醇按照雙鍵和巰基等摩爾比混合均勻，以I2959為光引發(fā)劑，用365 nm紫外燈的照射15 min［圖3（A）］，通過倒置法可以證明凝膠的形成.PASA-Sar46%和PASA-Sar64%形成的聚類肽水凝膠分別標(biāo)記為HG-Sar49%和HG-Sar64%.巰-烯點擊反應(yīng)后生成大量的硫醚基團(tuán)，可以進(jìn)一步與聚乙二醇二環(huán)氧乙烷甲基醚在乙酸中反應(yīng)生成硫正離子，然后經(jīng)過透析除去未反應(yīng)的物質(zhì)制備得到如圖3（B）所示的S+HG，PASA-Sar46%和PASA-Sar64%形成的含硫正離子聚類肽水凝膠分別標(biāo)記為S+HG-Sar49%和S+HG-Sar64%.圖4給出與聚乙二醇二環(huán)氧乙烷甲基醚反應(yīng)前后水凝膠的FTIR譜圖.由圖4可見，與HG-Sar49%相比，與聚乙二醇二環(huán)氧乙烷甲基醚反應(yīng)后的S+HG-Sar49%在1303 cm-1處的—OH面內(nèi)彎曲振動峰及1110 cm-1處醇的C—O伸縮振動峰有所增強(qiáng)，1245 cm-1處脂肪族C—O—C的非對稱伸縮振動和835 cm-1處環(huán)氧結(jié)構(gòu)的C—O—C的非對稱伸縮振動也有所增強(qiáng)，表明硫醚基團(tuán)與環(huán)氧化合物發(fā)生了反應(yīng)，環(huán)氧開環(huán)后與硫原子相連形成硫正離子，同時出現(xiàn)了相應(yīng)的羥基（Scheme 1）.上述結(jié)果表明，本文成功制備了骨架含有硫正離子的水凝膠.

Fig.4 FTIR spectra of HG-Sar49%(a)and S+HG-Sar49%(b)hydrogels

2.3 含硫正離子聚類肽水凝膠的溶脹能力

將S+HG-Sar49%和S+HG-Sar64%冷凍干燥后，采用稱重法測試不同時間段水凝膠在37℃PBS（pH＝7.4）溶液中的溶脹率.由圖5可以看出，不同Sar摩爾分?jǐn)?shù)的S+HG干凝膠均在1 min內(nèi)就可以達(dá)到溶脹平衡，表明S+HG擁有較好的快速溶脹性能.

Fig.5 Swelling kinetics of S+HG-Sar49%(a)and S+HG-Sar64%(b)

Fig.6 Saturated swelling ratio of S+HG-Sar49% and S+HG-Sar64%(immersed in PBS solution for 24 h)

溶脹率也可以用來模擬S+HG吸收傷口滲出液的能力.由圖6可見，得益于水凝膠化學(xué)結(jié)構(gòu)上的親水性，這兩種S+HG均具有優(yōu)異的吸水性，當(dāng)Sar摩爾分?jǐn)?shù)從49%增加到64%時，S+HG的飽和溶脹率從1596%增加到2024%.由于PSar鏈段的親水性比PNAG強(qiáng)，通過增加PASA的Sar摩爾分?jǐn)?shù)，可以制備出溶脹率更高的S+HG水凝膠.

2.4 含硫正離子聚類肽水凝膠的力學(xué)性能

S+HG需要具有一定的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性才能滿足實際應(yīng)用.本文采用流變儀研究了S+HG的力學(xué)性能，測試了Sar摩爾分?jǐn)?shù)對水凝膠力學(xué)強(qiáng)度的影響（圖7）.含硫正離子聚類肽水凝膠S+HG-Sar49%和S+HG-Sar64%在剪切力作用下表現(xiàn)出不同的彈性模量（G′）和損耗模量（G″）.由圖7（A）可見，在動態(tài)應(yīng)變掃描模式下，2種水凝膠的G′和G″在一定范圍內(nèi)保持不變，且G′均大于其G″，表明其以彈性體形式存在.由圖7(B)可見，在動態(tài)頻率掃描模式下，水凝膠的G′基本保持不變，并且G′比G″大一個數(shù)量級左右，說明水凝膠具有穩(wěn)定的共價交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)上具有良好的穩(wěn)定性，在受到外界一定的剪切、擠壓以及摩擦作用時，水凝膠能夠避免發(fā)生不可逆的破壞.S+HG-Sar49%和S+HG-Sar64%的G′分別為1056 Pa和756 Pa.G′隨著Sar摩爾分?jǐn)?shù)的減小而增大，這主要是因為參與巰-烯“點擊”的雙鍵摩爾分?jǐn)?shù)變大，交聯(lián)點密度變大，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，所以力學(xué)強(qiáng)度更高.這表明可以通過調(diào)節(jié)聚合投料比改變水凝膠的組成，進(jìn)而調(diào)節(jié)水凝膠的力學(xué)性能，以滿足實際應(yīng)用需求.

Fig.7 Mechanical properties of S+HG in dynamic amplitude sweep mode(A)and dynamic frequency sweep mode(B)a.G′，S+HG-Sar49%；a′.G″，S+HG-S49%；b.G′，S+HG-S64%；b′.G″，S+HG-S64%.

2.5 含硫正離子聚類肽水凝膠的形貌分析

將S+HG充分溶脹后，用液氮脆斷然后冷凍干燥，用SEM觀察其內(nèi)部形貌.由圖8可見，2種不同Sar摩爾分?jǐn)?shù)的S+HG內(nèi)部均為規(guī)則的連續(xù)海綿孔狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這表明水凝膠的形成是一個均相反應(yīng)過程.S+HG-Sar49%水凝膠的孔徑小于S+HG-Sar64%凝膠，說明Sar摩爾分?jǐn)?shù)小的S+HG的網(wǎng)絡(luò)更緊密，這與流變測試的結(jié)果相符合.S+HG的SEM結(jié)果表明可通過改變PASA聚合物的Sar摩爾分?jǐn)?shù)調(diào)節(jié)水凝膠內(nèi)部孔洞的尺寸，從而調(diào)節(jié)其吸水速度、溶脹率及力學(xué)性能等.合適大小的孔洞可以為細(xì)胞提供進(jìn)行氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)交換的空間，促進(jìn)細(xì)胞的增殖及生長，有利于水凝膠在醫(yī)用材料領(lǐng)域的應(yīng)用［43，44］.

Fig.8 SEM images of S+HG-Sar49%(A,B)and S+HG-Sar64%(C,D)

2.6 含硫正離子聚類肽水凝膠的抗菌性能

選用E.coli和S.aureus分別作為革蘭氏陰性和革蘭氏陽性病原體模型，采用振蕩法評估了含硫正離子型聚類肽水凝膠的廣譜抗菌性能，結(jié)果見圖9（A）～（F）.可見，PASA水凝膠沒有抗菌能力，而S+HG對S.aureus和E.coli均有抗菌作用，當(dāng)菌液濃度為1×105cfu/mL時，S+HG水凝膠對E.coli和S.aureus的抗菌率都在99.99%以上［圖9（G）］，表現(xiàn)出優(yōu)異的廣譜抗菌效果.硫正離子的抗菌機(jī)理為破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，S+HG通過靜電相互作用黏附在帶負(fù)電的細(xì)菌細(xì)胞膜表面，同時水凝膠中的疏水基團(tuán)插入細(xì)菌細(xì)胞膜使其破裂，使得細(xì)胞內(nèi)容物泄露，最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡［23，24］.因為其不像抗生素一樣需要通過和細(xì)菌膜上的特定靶點結(jié)合才能起到抗菌作用，所以不會引起細(xì)菌的耐藥性.而且烷基化的硫正離子與銨或鏻類物質(zhì)相比具有更好的生物相容性，更適合用于制備具有固有抗菌能力的水凝膠［21，22］.

Fig.9 Photographs of bacterial colonies after exposing to HG-Sar49%(A,D),S+HG-Sar49%(B,E)and S+HGSar64%(C,F)against S.aureus(A—C)and E.coli(D—F)and antimicrobial rates of S+HG(G)

3 結(jié)論

以伯胺為引發(fā)劑，依次引發(fā)Sar-NTA和NAG-TA開環(huán)聚合，制備了不同Sar摩爾分?jǐn)?shù)的三嵌段聚類肽PASA，再利用側(cè)鏈雙鍵和雙巰基化合物的巰-烯“點擊”反應(yīng)以及硫醚-環(huán)氧反應(yīng)，制備了一種具有抗菌性能的S+HG.S+HG有著優(yōu)異的吸水能力，能夠在1 min內(nèi)達(dá)到吸水平衡，飽和溶脹率高達(dá)2024%.S+HG內(nèi)部由大量規(guī)則的連續(xù)海綿孔狀結(jié)構(gòu)組成，流變測試顯示水凝膠的G′比G″大1個數(shù)量級左右，G′在一定外力下的能保持不變，水凝膠能夠承受一定的剪切、摩擦及擠壓等外界應(yīng)力.Sar摩爾分?jǐn)?shù)高的水凝膠溶脹速度更快、溶脹率更高，但力學(xué)強(qiáng)度有所降低，微觀孔結(jié)構(gòu)也更大.S+HG上的硫正離子賦予了其固有的優(yōu)異廣譜抗菌能力，對E.coli和S.aureus的抗菌率都在99.99%以上.通過控制單體的投料比即可方便地調(diào)節(jié)水凝膠的宏觀性能，結(jié)合S+HG優(yōu)異的固有抗菌性能，使其在生物醫(yī)用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景.

支持信息見http://www.cjcu.jlu.edu.cn/CN/10.7503/cjcu20220381.