[發(fā)明專利]一種多功能納米酶、制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210369857.5
• 申請(qǐng)日: 2022-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114713261A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勇;伍凡;李圓鳳;詹益周;祁宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)科溫州研究院（溫州生物材料與工程研究所）
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;B01J37/08;B82Y30/00;B82Y40/00;A61K41/00;A61P31/04
• 代理公司: 北京盛詢知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 劉靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種多功能納米酶、制備方法及其應(yīng)用，屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，該多功能納米酶原料包括鳥(niǎo)嘌呤和金屬離子，屬于具有產(chǎn)生活性氧自由基性質(zhì)的納米酶體系，以非抗生素的性質(zhì)殺滅細(xì)菌。該材料制備方法簡(jiǎn)單，同時(shí)具有葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化物酶活性，能在可見(jiàn)光的照射下能將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，并生成雙氧水；隨后，該材料將雙氧水還原產(chǎn)生自由基，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌的高效殺滅。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多功能納米酶、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

抗生素是現(xiàn)有對(duì)抗細(xì)菌感染最有效的方式，但抗生素的廣泛使用和濫用加劇了細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生。新型抗生素的研發(fā)速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于細(xì)菌耐藥性發(fā)展的速度，未來(lái)將面臨無(wú)抗生素可用的局面。基于上述現(xiàn)有抗生素作為抗菌藥物面臨的挑戰(zhàn)，新的抗菌機(jī)制亟待開(kāi)發(fā)，以解決日益嚴(yán)峻的細(xì)菌耐藥性及細(xì)菌感染。抗生素替代材料一定程度上可以解決耐藥細(xì)菌感染帶來(lái)的挑戰(zhàn)。以其抗菌機(jī)理出發(fā)，抗生素替代材料可以分為通過(guò)物理性地破壞細(xì)菌細(xì)胞膜而殺死細(xì)菌的抗菌肽及其模擬物、通過(guò)催化反應(yīng)產(chǎn)生活性氧自由基而殺死細(xì)菌的酶催化材料、通過(guò)產(chǎn)生局部高溫而殺死細(xì)菌的光熱材料等。

其中，酶催化材料可以通過(guò)產(chǎn)生活性氧自由基殺死細(xì)菌，尤其是無(wú)機(jī)材料通常結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，可重復(fù)利用，可大規(guī)模地制備，具有規(guī)模化生產(chǎn)的潛力，有巨大的轉(zhuǎn)化前景。活性氧自由基可以破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，破壞細(xì)菌內(nèi)部的蛋白質(zhì)和核酸，具有高效的殺菌性能，并且可在不引起細(xì)菌耐藥性的前提下殺滅細(xì)菌，以解決耐藥細(xì)菌的感染。因此，研究和發(fā)明具有高效催化性能、可以產(chǎn)生活性氧自由基的酶催化材料有較大的前景和意義。

然而，無(wú)機(jī)酶催化材料的開(kāi)發(fā)尚在初始階段，現(xiàn)有報(bào)道的無(wú)機(jī)酶催化材料大多僅具有類過(guò)氧化物酶的性質(zhì)，在實(shí)際應(yīng)用中需要額外添加過(guò)氧化氫作為底物產(chǎn)生羥基自由基以殺滅細(xì)菌。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多功能納米酶、制備方法及其應(yīng)用，該多功能納米酶屬于具有產(chǎn)生活性氧自由基性質(zhì)的納米酶體系，以非抗生素的性質(zhì)殺滅細(xì)菌。該材料制備方法簡(jiǎn)單，同時(shí)具有葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化物酶活性，能在可見(jiàn)光的照射下將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，并生成雙氧水；隨后，該材料將雙氧水還原產(chǎn)生自由基，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌的高效殺滅。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種多功能納米酶，原料包括鳥(niǎo)嘌呤和金屬離子，金屬離子被鳥(niǎo)嘌呤包裹。

進(jìn)一步地，鳥(niǎo)嘌呤和金屬離子的質(zhì)量比為5:1-20，優(yōu)選為10：1。

進(jìn)一步地，所述金屬離子包括銅離子、鐵離子和鉻離子。

本發(fā)明還提供所述多功能納米酶的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鳥(niǎo)嘌呤和金屬離子按配比混合，在水溶液中混合攪拌，干燥，得到混合粉末；

(2)得到的混合粉末研磨后焙燒；

(3)冷卻至室溫后，再次研磨，除去未反應(yīng)的金屬離子，干燥，得到所述多功能納米酶(M-G納米酶，其中M代表金屬離子)。

進(jìn)一步地，步驟(2)中焙燒溫度為500-600℃，保溫時(shí)間為3-5小時(shí)，升溫速率為2-5℃/min。

本發(fā)明還提供所述多功能納米酶在殺菌/抑菌方面的應(yīng)用。

目前尚無(wú)同時(shí)具備類葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化物酶性質(zhì)的無(wú)機(jī)酶催化材料的報(bào)道。本發(fā)明制備的多功能納米酶同時(shí)具有類葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化物酶性質(zhì)，可以以葡萄糖為底物產(chǎn)生羥基自由基，葡萄糖是生物體內(nèi)廣泛存在的內(nèi)源性物質(zhì)，因此該酶作為催化材料可以用于生物體內(nèi)的抗細(xì)菌感染；同時(shí)，若該體系運(yùn)用于生物體外，葡萄糖相較于過(guò)氧化氫更加廉價(jià)易得。

本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：