课题基金 / 基金详情

基于功能基元组合策略的双重靶向性抗菌高分子的设计与构建

批准号:
92163127
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
64.0 万元
负责人:
白玉罡
依托单位:
学科分类:
生物医用有机高分子材料
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
白玉罡

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
功能高分子的研究的核心问题实际上是功能基元与序构的问题,高分子链上的重复单元和它们的排布方式直接决定了其功能与性质。目前,抗菌高分子作为一种新的对抗耐药性的方案得到了广泛的关注,这类化合物一般由正电荷与疏水链功能基元组成,该组合可通过物理方式破坏细菌细胞膜从而达到无视抗药性的杀菌效果。然而,抗菌高分子存在有细胞毒性和血清稳定性上的短板,对抗菌高分子进行结构多样化和活性筛选优化的效率也很低,这些都很大程度上限制了其发展与应用。因此,本项目力图采取“由下至上”的策略,通过对抗菌高分子的功能基元和序构进行新的设计来引入额外的抗菌机理,同时通过组合化学方法实现功能基元的组合与高分子的高通量合成,从而借由双重机理的协同作用和规模化筛选来进一步提高抗菌高分子的性能,为解决细菌抗药性问题提供新的潜在解决方案。
英文摘要
The key of research in functional macromolecules is about elementary functionality units, their sequence and composition. The repeating units and their sequence on a polymer chain directly determine the macromolecule's property and function. Currently, antimicrobial polymer as a new solution for antibiotic resistance has received widespread attention. This type of materials generally has cationic charges and hydrophobic moieties as elementary functionality units, the combination of which disrupts bacterial cell membrane and kills the bacteria in a resistance-irrelevant way. However, most antimicrobial polymers suffer from their eukaryotic cytotoxicity and low serum stability, and it is difficult to prepare antimicrobial polymers of diverse structures in a efficient way, which makes screening and optimization costly and time consuming. To remove these barricades that limit such polymers' development and application, this proposal aims to take a bottom-up approach in the design of polymer's elementary functionality units and their sequence, thus introducing additional antimicrobial mechanisms. Meanwhile, combinatorial chemistry approach may be utilized to combine these elementary functionality units, form antimicrobial polymers in a high-throughput way. Thus, synergistic effect from dual antimicrobial mechanisms and high-throughput screening may work together to further enhance the performance of antimicrobial polymers, revealing a new possible solution for antibiotic resistance.
本课题采用“功能基元+序构”设计方法,通过分子层面的精准控制,成功实现了具有双重选择性机制的抗菌高分子。该设计显著降低了抗菌高分子对真核细胞的毒性,提高了治疗指数,同时保持了良好的抗菌效果。课题组的前期研究已证明该抗菌高分子对胞内病原体有较强的杀灭能力。在本项目中,课题组取得了三方面重要进展:一是改进了抗菌高分子合成方法,并建立了高效的活性筛选流程,成功构建了一个多样化的抗菌高分子化合物库;二是通过整体拓扑结构的优化,提升了功能基元及序列对高分子整体性能的影响,发现功能基元的序列对抗菌高分子的抗菌效果、胞内定位等关键性能有重要作用;三是填补了抗菌高分子在靶向胞内病原体领域的研究空白。具体而言,课题组采用组合化学策略,通过逐步聚合反应构建了多种抗菌高分子,包括寡聚脒、寡聚吲哚脒、寡聚胍等结构,并对其进行系统筛选和活性评估。通过调控功能基元的刚性与柔性,以及拓扑结构,课题组成功筛选出了一系列具有特殊胞内定位效应的抗菌高分子,并深入探讨了其应用潜力。在构效关系研究中,课题组揭示了功能基元的序构对抗菌高分子性能的影响,提出了“交替双亲指数”的概念,通过计算机模拟预测特定结构的抗菌性能。课题组还将抗菌高分子应用于抗菌表面和导管材料的开发,成功制备了抗菌导管,能够高效杀灭细菌而不损伤血细胞,展现出广谱的抗菌效果,尤其对耐药性金黄色葡萄球菌等病原菌具有优异的杀灭能力。此外,课题组还开发了可降解的抗菌材料,可用于水体病原菌的高效灭杀,不会对环境造成负面影响。这些研究成果为抗菌高分子的开发提供了重要的理论依据和技术支持,对未来抗菌材料的设计、应用以及公共卫生领域的挑战具有广泛的应用前景。
基于大分子的胞内生化过程调控
  • 批准号:
    2024JJ2010
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    白玉罡
  • 依托单位:
具异烟肼结构的双机理抗分枝杆菌高分子的合成与性能研究
  • 批准号:
    2021JJ30088
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    白玉罡
  • 依托单位:
以星型高分子骨架为基础的大分子催化剂的合成与其在胞内原位催化中的应用
  • 批准号:
    21877033
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.5万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    白玉罡
  • 依托单位:
国内基金
海外基金