[發(fā)明專利]一種二硒化鉬@聚乙烯亞胺模擬酶納米材料及其制備和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114159561A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳萬松;高欣宇;劉乙宏;厲江華;鄭佳;黎宇晴;靳博文
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: A61K41/00
• 分類號: A61K41/00;A61K9/51;A61K33/24;A61K47/32;A61P31/04;B82Y5/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生

本發(fā)明屬于抗菌抗生物膜納米材料技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供了一種二硒化鉬@聚乙烯亞胺納米材料，包括二硒化鉬納米團簇以及其表面修飾的聚乙烯亞胺聚合物層。該材料具有多種模擬酶活性，且能夠基于超聲波增強的模擬酶活性以及酶級聯(lián)反應(yīng)高效殺傷細(xì)菌、去除細(xì)菌生物膜，從而解決傳統(tǒng)的基于單一納米催化作用療法的抗菌能力不足、生物膜去除困難等諸多缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抗菌抗生物膜納米材料開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種二硒化鉬@聚乙烯亞胺納米模擬酶材料。

背景技術(shù)

生物膜，也稱為生物被膜，是指有組織的細(xì)菌附著在生物或無生命物體的表面，并被細(xì)菌的細(xì)胞外聚合物包裹。生物膜細(xì)菌對宿主的抗生素和免疫系統(tǒng)有很強的抵抗力。生物膜含有多種重要的生物聚合物，包括蛋白質(zhì)、多糖、DNA、肽、脂質(zhì)和磷脂。生物膜中多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的形成是一個動態(tài)的過程，涉及早期細(xì)菌粘附、生物膜的發(fā)展、成熟和傳播。生物膜是微生物生存的主要形式，具有在不利環(huán)境下保護微生物群體的功能。生物膜具有富集營養(yǎng)，防止干燥，清除有毒物質(zhì)，防止有害物質(zhì)侵害等保護功能。生物膜存在于幾乎任何濕潤的表面，世界上超過90％的細(xì)菌是以生物膜形式存在。由于致病細(xì)菌感染導(dǎo)致的疾病如敗血癥，腦膜炎，腹膜炎，以及重度感染導(dǎo)致的死亡等對人類的生命健康造成了巨大的威脅。傳統(tǒng)的殺菌方法包含有物理除菌和化學(xué)殺菌兩大類，以紫外光、高溫殺菌除生物膜的物理方法效率低下，成本高昂。人們通過研究青霉素后，發(fā)現(xiàn)了一系列的抗生素作為化學(xué)殺菌有效手段，但隨著抗生素的大量使用及濫用，細(xì)菌會逐漸產(chǎn)生耐藥性，大大削弱了抗生素的效果，最終便導(dǎo)致對各類抗生素均不敏感的超級細(xì)菌的產(chǎn)生。人類的抗菌研究與致病細(xì)菌的自我保護機制的發(fā)展猶如軍備競賽，目前傳統(tǒng)的理化殺菌手段都具有一定局限性，因此研究新的抗菌方法迫在眉睫。

新興的納米材料是指在三維空間中，至少在一個維度上處于納米尺寸(1～100nm)的材料。不同于常見的宏觀材料，納米級別尺度為納米材料提供了巨大的比表面積。當(dāng)材料達到納米尺度時，將更適合作為生物功能材料被應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。其具備的多種優(yōu)勢，如結(jié)合位點多，易于代謝，具備良好的生物相容性等都是傳統(tǒng)宏觀材料無法比擬的。因此，越來越多用于生物醫(yī)藥的納米材料不斷走進人們的視野。

由于細(xì)菌生物膜微環(huán)境具有高過氧化氫(H₂O₂)蓄積、還原性谷胱甘肽(glutathione,GSH)的高表達，乏氧狀態(tài)與呈現(xiàn)弱酸性(pH近似為5)等特征，可以以此作為抗菌去除生物膜的切入口。近年來，很多具有模擬酶活性的無機復(fù)合納米粒子被用來消耗細(xì)菌生物膜微環(huán)境中的高表達的物質(zhì)從而產(chǎn)生活性毒性氧物種(reactiveoxygenspecies,ROS)如羥基自由基(·OH)來殺菌去除生物膜。模擬酶法的優(yōu)勢在于反應(yīng)底物來源于細(xì)菌生物膜微環(huán)境中的各種內(nèi)源性物質(zhì)，不需外部添加，且在納米尺度下酶催化反應(yīng)速度更快，對細(xì)菌殺傷率更高，能夠更高效地去除生物膜。目前已發(fā)現(xiàn)了多種具有模擬如過氧化物酶(peroxidase,POD)、谷胱甘肽氧化酶(glutathioneoxidase,GSHOx)等天然酶的納米材料，但它們對反應(yīng)需要的環(huán)境pH值往往比較苛刻，且微環(huán)境中反應(yīng)底物如過氧化氫的濃度有限，消耗后無法及時補充，不能保證殺菌去除生物膜的持續(xù)性，在一定程度上則降低了該種方法殺菌去除生物膜的療效。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明第一目的在于，提供一種二硒化鉬@聚乙烯亞胺模擬酶納米材料(本發(fā)明也稱為二硒化鉬@聚乙烯亞胺納米材料)，旨在提供一種可基于模擬酶活性有效抑制生物膜進而實現(xiàn)抗菌的材料。

本發(fā)明第二目的在于，提供所述的二硒化鉬@聚乙烯亞胺模擬酶納米材料的制備方法。

本發(fā)明第三目的在于，提供所述的二硒化鉬@聚乙烯亞胺模擬酶納米材料的用途。

本發(fā)明第四目的在于，提供包含所述二硒化鉬@聚乙烯亞胺納米材料的抗生物膜抗菌藥物。

一種二硒化鉬@聚乙烯亞胺模擬酶納米材料，包括核以及包覆核的殼；所述的核為二硒化鉬納米團簇，所述的殼為聚乙烯亞胺聚合物層。