抗微生物涂覆組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開的主題設(shè)及用于涂覆制品的抗微生物涂覆組合物（coating composition),包含；抗微生物膚；結(jié)合至所述抗微生物膚的納米顆粒，其中，組合物適于 結(jié)合至制品的表面。所述組合物可W用作醫(yī)療器械和實驗室表面的涂覆組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于金屬納米顆粒的獨特表面等離子體共振（SPR)性能、穩(wěn)定性、生物相容性、容 易合成、W及表面功能化，因此已經(jīng)對它們用于生物傳感器、藥物遞送、抗微生物材料、W及 其他生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用進行了廣泛研究1。在關(guān)于具有較寬抗微生物譜的抗微生物金屬納米 顆粒制備的文獻中可得到數(shù)個報導(dǎo) 2'3。該些方法包括包含合成納米顆粒、表面功能化和 封端抗微生物材料的多個步驟，或合成具有抗微生物性能的納米顆粒的一鍋法（onepot method)3。然而，由于該些納米材料分布廣泛并且不加選擇暴露一段時間，因此存在細菌可 W采取針對它們的耐受性的可能性，該引起了全世界公眾健康關(guān)注。大量研究已經(jīng)記錄了 通過多種機制，針對納米銀和納米氧化侶的細菌不同菌株的耐受性 4。事實上，該種耐受性 還可W影響細菌針對其他種類抗微生物劑的耐受性4。此外，該些納米顆粒對人類細胞的毒 性取決于尺寸、形狀、功能性、W及劑量，并且沒有詳細研究由該些顆粒誘導(dǎo)的代謝反應(yīng)和 免疫反應(yīng)5。
[0003] 對于開發(fā)具有不會觸發(fā)細菌耐受性和人類細胞毒性的性能的抗微生物納米顆粒， 存在迫切需要。隨后描述的抗微生物膚（AM巧是滿足該些標準的一類具有前景的分子，該 是因為它們的作用方式W及它們代表新一代的抗生素。近來，已經(jīng)將自組裝AMP納米顆粒、 負載在碳水化合物納米顆粒上的AMP、W及與銀納米顆粒結(jié)合的AMP用作有效的抗微生物 劑6。通過蛋白水解降解可W減弱AMP的抗微生物活性，并且因此，已經(jīng)合成了具有不同鏈 長的各種AMP類似物，W防止降解7。另一方面，納米顆粒表面上的膚封端是可替代的方法， W阻止它們蛋白水解降解w'8。已經(jīng)將具有不同生物學(xué)性能的膚用于在合成步驟過程中結(jié) 合金納米顆粒，用于它們潛在的生物學(xué)應(yīng)用9。此外，使用用于合成金屬納米顆粒的選擇技 術(shù)如瞻菌體、細胞表面、W及酵母展示，已經(jīng)合成了工程化膚1°。該些膚不僅特異性并且強 烈地結(jié)合至一定范圍的不同金屬、半導(dǎo)體、氧化物、W及生物礦物表面，而且精確地控制從 原子開始礦物化的無機納米顆粒的形狀和尺寸W。然而，關(guān)于膚如何控制納米顆粒的形態(tài) 和尺寸的機理，出現(xiàn)了多個問題。如果將更好地理解合成機理，生物學(xué)上重要的膚可W用于 合成用在生物催化、成像、健康、W及治療中的數(shù)個應(yīng)用的先進材料。就我們所知，尚未對使 用AMP合成抗微生物的W及生物相容的金納米顆粒作出努力。
[0004] 此外，植入物和生物醫(yī)療器械相關(guān)感染在患者中非常常見，該對醫(yī)療和衛(wèi)生保 健行業(yè)造成嚴峻的挑戰(zhàn)。經(jīng)常實踐利用新植入物除去和替換植入物，該確實是膨脹過程 (expansiveproce化re)。形成在植入物表面上的生物膜保護微生物免受常規(guī)施用抗生素 和來自人體的免疫反應(yīng)。除此之外，抗生素暴露較長時間可W促進抗生素抗性表型的發(fā) 展，該導(dǎo)致在不存在有效醫(yī)學(xué)治療下對于控制感染的破壞性影響。使用抗生素（Rai，A.; Prabhune,A. ;Perry,C.C.J.Mater.Chem. 2010, 20, 6789.b)Shukla,A. ;Avadhany,S.N. ;Fang,J.C.Hammond,P.T.Small2010, 21，2392.c)Hanna,H. ;Benjamin,R.; Chatzinikolaou,I. ;Alakech,B. ;Richardson,D. ;Masfield,P. ;Dvorak,T.; Munsell，M.F. ;Darouiche，R. ;Kantarjian,比；Raad,I.J.Clin.Oncol. 2004, 22, 3263. d)Aumsuwan,N. ;McConnell,M.S.Urban,M.W.Biomacromol. 2009，10, 623)、季饋 鹽(Lee,S.B. ;Koepsel,民.民.；Morley,S.W. ;Matyjaszewski,K. ;Sun,Y. ;Russell. A.J.Biomacromol. 2004, 5, 877.b)Murata,H. ;Koepsel.民.民.；Matyjaszewski,K.; Russell,A.J.Biomater. 2007, 28, 4870)、苯酷衍生物（Qumg，D. ;Papadakis，S.E. ;Yam，K. LInt.J.FoodSci.Technol. 2003, 38, 165)、氧化尉；（化，G. ;Vary,P.S. ;Lin,C_T.J.Phys. Chem.B2005, 109, 8889.b)Matsunaga，T. ;Tomoda，R. ;Nakajima，T. ;Nakamura，N.; Komine，T.Appl.Environ.Microbiol. 1988, 54. 1330)、臥及重金屬如銀（Silver,S. FernsMicrobiol.Rev. 2003, 27, 341.b)Atiyeh，B.S. ;Costagliola，M. ;Hayek，S.N.; Dibo,S.A.Burns2007, 33, 139.c)Dowling,D.P. ;Donnelly,K;McConnell,M.L;Eloy,R..; 分1'打過11(1，]\1^化;[11801王(1門111132001，398,602)、臥及錫衍生物（0111過6，1.分口口1.化咨過1101116古. 化em. 2003, 17, 81)已經(jīng)開發(fā)了各種共價涂層和非共價涂層，臥對抗微生物感染，然而，利用 這些涂層臥達到具有較小細胞毒性作用的有效抗微生物表面，存在有限的成功。這些技術(shù) 的另一個缺點在于；在頻繁使用么后，微生物可能將發(fā)展對抗這些涂層的耐受性巧age,K; Wilson,M. ;Parkin，I.P.J.Mater.Chem. 2009, 19, 3819)。因此，對于開發(fā)具有寬譜抗微生物 活性（其不僅殺死微生物和阻止生物膜生長而且還對細菌對抗涂層耐受性的發(fā)展具有較 小影響）用于生物醫(yī)學(xué)植入物的強勁涂層（robustcoating),存在日益增長的興趣。
[0005] 如么前所述，抗微生物版（AMP)、非經(jīng)典藥物可替代其他抗微生物藥物，這是因為 它們的寬譜抗微生物活性和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的能力臥及對宿主細胞無毒性（(a)0naizi，S.A. ；Leong,S.S.J.Biotechnol.Adv. 2011, 29, 67.b)Costa,F.Carvalho,I.F.Montelaro,R. C. Gomes,P. ;Martins,C.L.ActaBiomaterialia2011，7, 1431.c)Andreu,D. ;Rivas,L. Biopolym. 1998, 47, 4andHilpert,KM. ；Jenssen,H. ;Kindrachuk,J. ;Fjell,C. D. ;Korner,J. ;Winkler,D.F.H. ;Weaver,L.L;Henklein,P. ;Ulrich，A.S. ;Chiang,S. 比Y. ;Farmer,S.W. ;Pante,N. ;Volkmer,R. ;Hancock,R.E.W.Chem.Biol. 2009，16, 58) Reddy，K.V. ;Yedery，R.D. ;Aranha，C.Int.J.Antimicrob.Agents2004, 24, 536.)。AMP 較短（15-50個氨基酸），在性質(zhì)上是凈正電荷具有較大變化的高度陽離子性，并且具有 采用兩親結(jié)構(gòu)的趨向（（a)Onaizi,S.A. ;Leong,S.S.J.Biotechnol.Adv. 2011，29, 67.b) Costa,F.Carvalho,I.F.Montelaro,民.C.Gomes,P. ;Martins,C.L.ActaBiomaterialia 2011，7，1431.c)Andreu，D. ;Rivas，LBiopolym. 1998, 47, 4andHilpert，K;Elliott，M.; Jenssen,H. ;Kindrachuk,J. ;Fjell,C.D. ;Korner,J. ;Winkler,D.F.H. ;Weaver,L. L;Henklein,P. ;Ulrich，A.S. ;Chiang,S.H.Y. ;Farmer,S.W. ;Pante,N. ;Volkmer,民.； Hancock,R.E.W.Chem.Biol. 2009，16, 58andReddy,K.V;Yedery,R.D. ;Aranha,C. Int.J.Antimicrob.Agents2004,24,536;臥及a)Perron，G.G. ;Zasloff，M. ;Bell，G. Proc.Biol.Sci. 2006, 273, 251.b)Van'tHof,W. ;Veerman,E.C;Helmerhost,E.J.; Amerongen，A.V.Biol.Chem.2001，382,597)。近年來，在不同表面上AMP涂層（同時維持 它們的活性）的文獻中已經(jīng)報導(dǎo)了許多策略如物理（一層一層地組裝（layerbylayer assembly))((a)Etienne, 0. ;Gasnier,C;Taddei,C;Voegel,J-C;Aunis,D. ;Schaaf,P.Metz-Boutigue,M-H. ;Bolcat〇-Bellemin,A-L;Egles,C.Biomater. 2005, 26, 6704.b) Etienne, 0. ;Picart,C;Taddei,C;Haikel,Y. ;Dimarcq,J.L;Schaaf,P. ;Voegel,J. C;0gier,J.A. ;Egles,C.Antimicrob.AgentsChemother. 2004, 48, 3662)和共 價固定 方爭去（（a)Bagheri,M. ;Beyermann,M. ;Dathe,M.A.Antimicrob.Agents Chemotherap. 2009, 53, 1132.b)Haynie,S.L. ;Crum,G.A. ;Doele,B.A.Antimicrob.Agents Qiemotherap. 1995, 39, 301.c)Ferreira,L;Zumbuehl,AJ.Mater.Chem. 2009, 19, 7796)。 已經(jīng)研究了包括間隔物類型、長度和柔性、臥及AMP的取向和濃度的不同參數(shù)對于固定 版活性的影響，臥開發(fā)高效、安全、臥及持久的抗微生物植入物和設(shè)備（(a)0naizi，S.A.; Leong,S.S.J.Biotechno1.Adv. 2011，29, 67.b)Costa,F.Carvalho,I.F.Montelaro,R. C. Gomes, P. ;Martins, C. L. Acta Biomaterialia 2011, 7, 1431. c) Andreu, D. ;Rivas, L. Biopolym. 1998, 47, 4and Hilpert, K M. ;Jenssen，H. ;Kindrachuk, J. ;Fjell，C. D. ;Korner, J. ;Winkler, D. F. H. ;Weaver, L. L ;Henklein, P. ;Ulrich, A. S. ;Chiang, S. 比Y. ;Farmer，S.W. ;Pante，N. ;Volkmer，R. ;Hancock，R.E.W.Qiem.Biol.2009，16,58and Reddy, K. V ;Yedery, R. D. ;Aranha, C. Int. J. Antimicrob. Agents 2004, 24, 536.，and a) Perron，G.G. ;Zasloff，M. ;Bell，G.Proc. Biol. Sci. 2006, 273, 251. b) Van't Hof, W.; Veerman, E. C ;Helmerhost,E.J. ;Amerongen, A. V. Biol. Chem. 2001，382, 597and a) Bagheri, M. ;Beyermann, M. ;Dathe, M. A. Antimicrob. Agents Chemotherap. 2009, 53, 1132. b) Haynie, S. L. ;Crum, G. A. ;Doele, B. A. Antimicrob. Agents Chemotherap. 1995, 39, 301. c) Ferreira, L；Zumbuehl, A J.Mater. Chem. 2009, 19, 7796and a)Humblot, V； Yala,J-F. ;Thebault,P. ;Boukerma, K ;Hequet, A. ;Berjeaud,J-M. ;Pradier,C-M. Biomater. 2009, 30, 3503. b) Gao, G. ;Yu，K;Kindrachuk，J. ;Brooks，D.E. ;Hancock，R. E. W. ;Kizhakkedathu, J. N. Biomacromol.2011, 12, 3715.c)Gabriel,M. ;Nazmi,K.; Veerman, E. C ;Amerongen, A. V. N. ;Zentner, A. Biocon j. Chem.2006, 17, 548.d) Hi Ipert, K.; Elliott, M.；Jenssen, H. ;Kindrachuk, J. ;Fjell，C. D. ;Korner, J. ;Winkler, D. F.比； Weaver, L. L ;Henklein, P. ;Ulrich，A. S. ;Chiang, S. H. Y. ;Farmer, S. W. ;Pante, N.; Volkmer, R. ;Hancock, R. E. W. Chem. Biol.2009, 16, 58.e) Steven,比D. ;Hotchkiss, J. H. J. Appl. Polym. Sci.2008, 110, 2665.f) Appendini, P.；Hotchkiss, J. H. J. Appl. Polym. Sci.2001，81，609.g) Cho, W. M. ; Joshi, B. P. ;Cho, H. ;Lee, K. H. Bioorg. Med. Chem. Lett.2007, 17, 5772)。就我們所知，除了其中在尉;表面上與聚合物刷（polymer brush)結(jié) 合的AMP示出了優(yōu)異的體內(nèi)抗微生物活性的一個研究，尚未進行多個研究用來證明在人 類血清存在下固定AMP的抗微生物活性（Gao，G. ;Lange，D. ;Hilpert，K;Kindrachuk，J.; Zou, Y. ;Cheng, J. T. J. ;Kazemzadeh-Narbat，M. ;Yu, K ;Wang,民.；Straus, S. K ;Brooks, D. E. ;Oiew，B.H. ;Hancock，R.E.W. ;Kizhakkeda化u，J.N. Biomater.2011，32, 3899)。
[0006] 本發(fā)明的實施方式么一是開發(fā)在存在人類血清下，在具有抗微生物活性下在 各種表面上抗微生物版（AM巧強勁涂層（robustcoating)的技術(shù)。殺菌版-蜂毒素 (Cecropin-mellitin) (CM)是存在的抗微生物版，其中，選擇C端的半脫氨酸臥固定在 金納米顆粒涂覆的玻璃表面和尉;表面上。CM版是具有15個氨基酸長度、包含來自殺菌 版-A和蜂毒素抗微生物版的序列的雜合抗微生物版。脫胺和硫醇-PEG-胺用于使表面 功能化，W研究兩種分子的鏈長和柔性（flexibility)對系連CM膚的抗微生物活性的影 響。與其他報導(dǎo)方法（化)Gao，G.;化，K;Kin化achuk，J. ;Brooks，D.E. ;Hancock，R.E.W.; Kizhakkedathu,J.N.Biomacromol. 2011, 12, 3715.c)Gabriel,M. ;Nazmi,K;Veerman,E. C；Amerongen,A.V.N. ;Zentner,A.Bioconj.Chem. 2006, 17, 548andGao,G. ；Lange,D.； Hilpert,K；Kindrachuk,J. ；Zou,Y. ；Cheng,J.T.J. ;Kazemzadeh-Narbat,M. ；Yu,K； Wang,R. ；Straus,S.K；Brooks,D.E. ;Chew,B.H. ；Hancock,R.E.W. ；Kizhakkedathu,J. N.Biomater. 2011, 32, 3899andKazemzadeh-Narbat,M. ；Kindrachuk,J. ；Duan,K.； Jenssen,H. ;Hancock,R.E.W. ;Wang,R.Biomater. 2010, 31,9519)相比，將每平方厘米大量 CM膚（1.02mg/cm2)固定在硫醇-PEG-胺功能化的表面上。系連在脫胺功能化表面上的小 量CM膚起抑菌作用，而系連在脫胺或硫醇-陽G-胺功能化表面上的大量起殺菌作用，該由 AFM分析支持。系連在金納米顆粒涂覆的鐵表面上的CM膚在人類血清存在下維持了抗微生 物活性，具有優(yōu)異的可復(fù)用性，持續(xù)了五個循環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 所公開的主題設(shè)及用于涂覆制品的抗微生物涂覆組合物，包含；抗微生物膚；結(jié) 合至所述抗微生物膚的納米顆粒，其中，組合物適于結(jié)合至制品的表面。所述組合物可W用 作醫(yī)療器械和實驗室表面的涂覆組合物。
[000引本發(fā)明主題的一種實施方式設(shè)及用于涂覆制品的抗微生物涂覆組合物，包含：抗 微生物膚和結(jié)合至所述抗微生物膚的納米顆粒，其中，組合物適于結(jié)合至制品的表面。
[0009] 在描述的抗微生物涂覆組合物的另一實施方式中，納米顆?？蒞是金屬納米顆粒 或由金屬層覆蓋的納米顆粒，優(yōu)選地，所述納米顆粒具有l(wèi)O-lOOnm，優(yōu)選地，15-50nm，更優(yōu) 選地，20-30皿之間的尺寸。
[0010] 在描述的抗微生物涂覆組合物的另一實施方式中，抗微生物膚可W在C端具有半 脫氨酸，優(yōu)選地，抗微生物膚模擬物、AMP的小分子模擬物。
[0011] 在描述的抗微生物涂覆組合物的另一實施方式中，抗微生物膚可W選自下組：殺 菌膚-蜂毒素（cecropin-mellitin)、爪贍抗菌膚（magainin)、皮抑菌膚（dermaseptin)、導(dǎo) 管素（cathelicidin)、防衛(wèi)素（defensin)、蛋白整合素（protegrin)、本領(lǐng)域技術(shù)人員將意 識到的其他物質(zhì)。
[0012] 在描述的抗微生物涂覆組合物的另一實施方式中，組合物可W進一步包含粘合 劑，優(yōu)選地，分子，更優(yōu)選地，聚合物，甚至更優(yōu)選地，可W是聚陽離子或聚陰離子。在一種優(yōu) 選的實施方式中