【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医药，涉及一种酶响应控释的抗生素前药及其制备方法和应用。
技术介绍
1、自青霉素问世以来，抗生素挽救了无数人的生命，标志着人类医学革命的黄金时代。然而，经典抗生素的持续使用也伴随着多重耐药细菌的迅速出现和传播。同时，耐药菌也不断进化出多种毒力机制适应宿主防御系统和常规抗菌疗法的生存策略，不同菌属的多重耐药菌入侵宿主细胞，导致细胞内感染，且目前可用的抗生素无法根除这些隐藏的细菌，为临床抗感染治疗带来了巨大的挑战。在保留目前的抗生素类别以供进一步临床使用的同时，修饰改造传统抗生素使其主动靶向细菌的新型抗菌剂和/或将现有抗生素递送至感染微环境的新型药物装置/制剂无疑是抗感染研究的热点和重中之重。
2、在过去的几十年中，纳米技术衍生的抗生素递送系统已被广泛研究，具有较大潜力，但只有少数研究推进了感染性疾病治疗的临床转化。主要原因是其潜在毒性及在细胞水平上的非靶向或非现场递送，限制了其总体疗效。抗生素佐剂的出现有效提升了临床治疗效果，但是其应用范围比较受限，譬如克拉维酸钾类的佐剂只针对于β-内酰胺类抗生素，不具有广谱性。另外，由于部分经典抗生素的毒副效应，虽然具有较好的活性，过窄的治疗窗限制了其应用。例如喹诺酮类抗生素，其限制应用于18岁以下青少年，且部分喹诺酮类药物神经系统及心脏毒性，光毒性及对糖代谢的影响。
3、因此，如何实现对抗生素进行即时、靶向、安全递送，成为了本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种酶响应控释的抗生素前药，所述酶响应控释的抗生素前药包括酶响应单元z、多肽单元y和抗生素单元x，所述酶响应控释的抗生素前药具有式ⅰ或式ⅱ所示的结构：
4、
5、本专利技术所涉及的酶响应控释的抗生素前药具有广谱靶向性，且通过酶响应激活控制释放抗生素和多肽，该抗生素前药结构为y型(示意图如图1所示)，包括酶响应单元z、多肽单元y和抗生素单元x；其中多肽具有靶向功能，可将前药分子靶向至细菌菌膜，当前药到达靶部位时，细胞内的酶响应(通过酶切)控制释放多肽与抗生素，多肽可扰动细菌菌膜，促进抗生素进入细菌细胞并与其协同杀死耐药菌。若前药分子未到达靶部位，则不会酶响应释放。
6、本专利技术针对现有技术中的抗生素递送系统待改善的安全性、靶向性、普适性的问题，提出基于酶响应的靶向抗生素前药这种新颖的策略。前药的设计在于达到靶向部位前活性的屏蔽，不但降低其进一步刺激诱发细菌耐药性的作用，也降低了毒副作用带来的风险，提高治疗指数。酶响应释放和靶向多肽的设计在于将前药靶向至多种属，不同类型的耐药菌，具有广谱性，当前药抵达靶部位时，同时同位置控制释放搭载抗生素与多肽，并通过多肽的膜扰动活性进一步提高抗生素进入细菌内膜的量，提高其活性。另外，其靶向作用也进一步降低了其副作用的影响，提高其治疗指数和应用窗。
7、优选地，所述抗生素单元x以游离状态独立出现时为抗生素，通过-nh或-nh2与式ⅰ或式ⅱ结构上的羰基相连。
8、优选地，所述酶响应单元z以游离状态独立出现时为半乳糖苷酶酶底物分子，通过羟基与式ⅰ或式ⅱ结构上的苯环相连。
9、优选地，所述多肽单元y以游离状态独立出现时为具有细菌膜靶向性及膜扰动活性的含l型和/或d型氨基酸的多肽分子，通过-nh或-nh2与式ⅰ或式ⅱ结构上的羰基相连。
10、优选地，所述酶响应单元z以游离状态独立出现时具有任意一种如下结构：
11、
12、优选地，所述多肽单元y以游离状态独立出现时其序列包括如下任意一种(如无特别说明，下述序列中的氨基酸均为l型氨基酸)：
13、wrkwrkwrkwrk、wrlwrlwrlwrl、wrlrwktrwrlk、alwktllkkvlkaco-nh2、klalklalkalkaalkla、alwktllkkvlkaaaka(该序列中与k相连的末端a氨基酸为d型氨基酸)、wrlrw-dab-trwrl-dab(该序列中w氨基酸均为d型氨基酸)、klvffkkwwkkw-dip-k；其中，dip代表l-3,3-二苯基丙氨酸，dab代表2,4-二氨基丁酸。
14、优选地，所述抗生素单元x以游离状态独立出现时具有如下任意一种结构：
15、
16、
17、其中，r1、r6、r10、r14各自独立地选自h、甲基、乙基、丙基或环丙基中的任意一种；
18、r4、r9、r12、r16各自独立地选自r18、r19、r20或r21各自独立地选自h或甲基；虚线所示位置代表连接位点；
19、r2、r3、r5、r7、r8、r11、r13、r15各自独立地选自h、f、甲基、乙基、氨基、甲氧基、乙氧基或丙氧基中的任意一种；
20、r17选自r22或r23各自独立地选自h或甲基；r24、r25、r26各自独立地选自h或甲氧基。
21、进一步优选地，所述r2、r7、r11、r15各自独立地选自h或氨基。
22、进一步优选地，r3或r8各自独立地选自h或f。
23、进一步优选地，r5或r13各自独立地选自h、f、甲氧基、乙氧基或丙氧基中的任意一种。
24、进一步优选地，所述抗生素单元x以游离状态独立出现时具有如下任意一种结构：
25、
26、
27、第二方面，本专利技术提供一种根据第一方面所述的酶响应控释的抗生素前药的制备方法，所述制备方法包括：
28、(s1)按照序列合成多肽，然后与叠氮乙酸反应合成连接有n3基团的多肽序列n3-y；
29、利用4-羟基-3-硝基苯甲醛与溴丙炔反应得到第一中间产物，利用第一中间产物与溴代乙酰化半乳糖苷反应得到第二中间产物，利用第二中间产物与对硝基苯甲基氯甲酸酯反应得到第三中间产物，利用第三中间产物与抗生素反应得到酶-抗生素耦联物分子
30、(s2)将(s1)制得的酶-抗生素耦联物分子与连接有n3基团的多肽序列n3-y进行反应，即得所述酶响应控释的抗生素前药。
31、优选地，步骤(s1)中4-羟基-3-硝基苯甲醛与溴丙炔反应在温度为40-60℃(例如40℃、43℃、45℃、48℃、50℃、53℃、55℃、58℃、60℃等)下进行20-40min(例如20min、25min、30min、35min、40min等)，而后转至15-35℃(例如15℃、18℃、20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、34℃、35℃等)下搅拌0.5-3h(例如0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h等)。
32、优选地，步骤(s1)中第一中间产物与溴代乙酰化半乳糖苷反应在温度为15-35℃(例如15℃、18℃、20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、34℃、3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述酶响应控释的抗生素前药包括酶响应单元Z、多肽单元Y和抗生素单元X，所述酶响应控释的抗生素前药具有式Ⅰ或式Ⅱ所示的结构：
2.根据权利要求1所述的酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述抗生素单元X以游离状态独立出现时为抗生素，通过-NH或-NH2与式Ⅰ或式Ⅱ结构上的羰基相连；
3.根据权利要求1或2所述的酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述酶响应单元Z以游离状态独立出现时具有任意一种如下结构：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述抗生素单元X以游离状态独立出现时具有如下任意一种结构：
5.根据权利要求4所述的酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述R2、R7、R11、R15各自独立地选自H或氨基；
6.根据权利要求1-5中任一项所述的酶响应控释的抗生素前药的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的酶响应控释的抗生素前药的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中4-羟基-3-硝基苯甲醛与溴丙炔反应在
8.根据权利要求1-5中任一项所述的酶响应控释的抗生素前药的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
9.根据权利要求8所述的酶响应控释的抗生素前药的制备方法，其特征在于，步骤(V1)中2-氨基-4-(羟甲基)苯基β-D-葡糖基葡萄糖酸甲酯2,3,4-三乙酸酯与N-FMOC-甘氨酰氯反应在温度为15-35℃下进行20-40min；
10.根据权利要求1-5中任一项所述的酶响应控释的抗生素前药在制备抗细菌感染的药物中的应用；
...【技术特征摘要】
1.一种酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述酶响应控释的抗生素前药包括酶响应单元z、多肽单元y和抗生素单元x，所述酶响应控释的抗生素前药具有式ⅰ或式ⅱ所示的结构：
2.根据权利要求1所述的酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述抗生素单元x以游离状态独立出现时为抗生素，通过-nh或-nh2与式ⅰ或式ⅱ结构上的羰基相连；
3.根据权利要求1或2所述的酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述酶响应单元z以游离状态独立出现时具有任意一种如下结构：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述抗生素单元x以游离状态独立出现时具有如下任意一种结构：
5.根据权利要求4所述的酶响应控释的抗生素前药，其特征在于，所述r2、r7、r11、r15各自独立地选自h或氨基；
6.根据权利...
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