基于金纳米颗粒的抗菌制品及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种基于金纳米颗粒的抗菌制品，所抗菌制品包括抗菌层和基材，所述抗菌层包括DAPT修饰的金纳米颗粒，所述基材的表面带有负电荷，所述抗菌层通过静电作用结合在所述基材的表面上，所述基材表面的负电荷是通过在等离子体清洗装置中处理所述基材而得到的，还提供了该抗菌制品的制备方法及应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抗菌制品，具体涉及一种基于金纳米颗粒的抗菌制品，以及该抗菌制品的制备方法及其应用。
技术介绍
自古以来，细菌感染一直是威胁着人类健康的一项重大疾病，20世纪40年代，人类专利技术了抗生素用来对抗细菌感染，大大减少了由于细菌感染造成的医疗事故。然而，近年来随着抗生素的滥用，一些新型的多药耐药细菌逐渐出现。这些细菌不会被目前商业化的抗生素所杀死，被称为超级细菌。随着超级细菌的出现，细菌感染再次成为人类健康的一个重大威胁。医院由于作为抗生素最为频繁使用的地点之一，自然而然的产生了许多的超级细菌。最近的每年，世界范围内的各大医院都会由许多病人死于院内感染，而这些院内感染大部分是由于医疗器械的感染造成的。对于这些超级细菌引起的院内感染，目前来说最为有效的方法是在医疗器械上形成一种抗菌层，使得这些医疗器械上不存在细菌，从而降低由于医疗器械引发院内感染的风险。目前有很多种制备固体表面抗菌层的方法，传统抗生素可以作为涂层修饰在固体的表面，但这种方法会大大增加产生新的超级细菌的风险。高分子材料也被广泛的应用于固体表面的抗菌层，但这些材料普遍存在着制备成本高、制备过程复杂的缺点，并且这种材料往往粘性较大，影响了材料表面本身的物理特性。近年来，由于纳米技术的蓬勃发展，许多新型的纳米材料用于抗菌层的制备，包括一些铜纳米颗粒，汞纳米颗粒等，但是这些材料的毒性太大，限制了他们的广泛使用。r>银纳米颗粒是美国药监局(FDA)唯一批准的用于医疗器械表面修饰的纳米材料。许多商业化的银纳米颗粒修饰材料已经上市使用，包括银涂导尿管等。然而近年来始终担忧人们的问题是：银纳米颗粒也具有毒性。银纳米颗粒会不断地释放银离子，造成银中毒。最近一些研究还表明银纳米颗粒具有很强的凝血副作用。这都不利于银纳米颗粒修饰的医疗器械，如注射器的广泛使用。此外，现有技术中也公开了一些含银纳米颗粒的薄膜、涂层、复合物等等，但它们并未从根本上克服银纳米颗粒的上述毒性问题，而且有些还因采用高分子材料而带来了相应的缺点和限制。与此同时，如何将具有抗菌效果的纳米颗粒稳定地附着在固体表面也是需要进一步研究思考的问题。目前已有方法包括直接涂覆纳米浆料、化学气相沉积法、对基底进行化学修饰等。在这些方法中，有的纳米颗粒与固体表面之间的附着性较差(例如直接涂覆)，有的对制备条件要求苛刻(例如需要高温或负压)，有的则需要额外的化学试剂和反应时间(例如化学修饰)，这均不利于在产业上规模性地生产具有纳米颗粒的抗菌制品。综上所述，目前仍需研发一种生物相容性更好、成本低廉、具有抗菌活性尤其是对多药耐药菌抗菌活性的表面涂层和抗菌制品。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供了一种方便制备、适用范围广且生物相容性更佳的基于金纳米颗粒的抗菌制品，还提供了该抗菌制品的制备方法及其应用。本专利技术提供了一种基于金纳米颗粒的抗菌制品，所抗菌制品包括抗菌层和基材，所述抗菌层包括4,6-二氨基-2-巯基嘧啶(DAPT)修饰的金纳米颗粒，所述基材的表面带有负电荷，所述抗菌层通过静电作用结合在所述基材的表面上。优选地，所述基材表面的负电荷是通过在等离子体清洗装置中处理所述基材而得到的。如前文所述，除了银纳米颗粒外，越来越多的纳米材料可以用于进行抗菌层的制备，包括铜纳米颗粒，金属氧化物纳米颗粒。但是这些纳米材料都存在着和银纳米颗粒相同的缺点，就是毒性较大。此外，一些碳材料包括富勒烯，石墨烯等也被发现具有一定的抗菌活性。但是这些颗粒往往具有抗菌活性偏低的缺陷。一些纳米氧化钛颗粒和金纳米棒也被认为具有作为抗菌层的前景，但是这些纳米材料只有在激光的辅助作用下才具有抗菌活性。由DAPT修饰的金纳米颗粒可以在溶液中杀死多药耐药菌，这种颗粒可以改变细胞膜电势，进而抑制细胞ATP的合成，最终杀死细菌。并且这种金纳米颗粒在杀死细菌的过程中不会产生活性氧(ROS)，因此仅会对正常细胞造成尽可能小的伤害，可忽略不计。理论上讲，利用这种DAPT修饰的金纳米颗粒制备抗菌层有很多方法，但常见的涂层制备方法比如溶液合成法、蒸镀法等都或是费时费力，或是对基底材料的尺寸形貌具有一定的要求。为了简单方便地制备一种可以修饰于不同材料表面的纳米涂层，本专利技术人尝试了许多不同的方案。比如，本专利技术人尝试直接将纳米颗粒溶液在基底表面晾干，但是这样的涂层不能稳定的吸附于固体基底的表面，因此很容易丧失抗菌活性。还尝试了通过电纺丝技术将纳米颗粒和高分子共纺制备一种抗菌层，我们发现共纺后纳米颗粒的抗菌活性大大减低，原因可能是只有暴露于表面的纳米颗粒才具有抗菌活性，而在共纺过程中很多纳米颗粒都包裹在了纳米材料的内部。本专利技术人发现，由于表面配体的存在，这些DAPT修饰的金纳米颗粒在溶液中表现出正的表面电势，而当固相材料(基材)进行表面等离子体处理后，这些固相材料的表面带有一定的负电荷。因此，金纳米颗粒可以与经处理的固相材料的表面发生静电自组装作用。这种作用使金纳米颗粒稳定地吸附在固体材料表面上，从而形成一个表面涂层，这样的表面涂层具有一定的抗菌功能，即，抗菌层。一旦有细菌靠近抗菌层，就会被涂层吸引并杀死，从而实现固体表面的抗菌效果。上述原理可参照图1理解。根据本专利技术的抗菌制品，其中，所述金纳米颗粒上的DAPT与金元素的摩尔比为0.1:1～0.45:1，优选为0.45:1。更优选地，所述金纳米颗粒的平均粒径为1～5nm，优选为3nm。DAPT可购自SigmaAldrich和/或Arcos。根据本专利技术的抗菌制品，其中，所述基材为有机材料或无机材料；优选地，所述基材选自玻璃、硅胶、聚氯乙烯塑料(PVC)、聚苯乙烯系塑料(PS塑料)、聚碳酸酯塑料(PC塑料)、聚丙烯塑料(PP塑料)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)中的一种或多种；更优选地，所述基材为生物耗材或医用耗材。生物耗材可包括玻璃管、试管、离心管、细胞培养板(如6孔板、12孔板、24孔板、48孔板、96孔板)等，医用耗材可包括输液器、注射器、输注泵、导尿管、引流管、呼吸道插管、胃管、导管、医用敷料等。本专利技术还提供了本专利技术的基于金纳米颗粒的抗菌制品的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)将氯金酸、DAPT和表面活性剂混合得到混合溶液；(2)向步骤(1)的混合溶液中加入还原剂进行还原，得到DAPT修饰的金纳米颗粒溶液；(3)将基材置于等离子体清洗装置中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于金纳米颗粒的抗菌制品，其特征在于，所抗菌制品包括抗菌层和基材，所述抗菌层包括DAPT修饰的金纳米颗粒，所述基材的表面带有负电荷，所述抗菌层通过静电作用结合在所述基材的表面上；优选地，所述基材表面的负电荷是通过在等离子体清洗装置中处理所述基材而得到的。

【技术特征摘要】
1.一种基于金纳米颗粒的抗菌制品，其特征在于，所抗菌制品包括抗
菌层和基材，所述抗菌层包括DAPT修饰的金纳米颗粒，所述基材的表面
带有负电荷，所述抗菌层通过静电作用结合在所述基材的表面上；
优选地，所述基材表面的负电荷是通过在等离子体清洗装置中处理所
述基材而得到的。
2.根据权利要求1所述的抗菌制品，其特征在于，所述金纳米颗粒上
的DAPT与金元素的摩尔比为0.1:1～0.45:1，优选为0.45:1；更优选地，所
述金纳米颗粒的平均粒径为1～5nm，优选为3nm。
3.根据权利要求1或2所述的抗菌制品，其特征在于，所述基材为有
机材料或无机材料；优选地，所述基材选自玻璃、硅胶、聚氯乙烯塑料、
聚苯乙烯系塑料、聚碳酸酯塑料、聚丙烯塑料和聚二甲基硅氧烷中的一种
或多种；更优选地，所述基材为生物耗材或医用耗材。
4.权利要求1至3中任一项所述的基于金纳米颗粒的抗菌制品的制备
方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将氯金酸、DAPT和表面活性剂混合得到混合溶液；
(2)向步骤(1)的混合溶液中加入还原剂进行还原，得到DAPT修
饰的金纳米颗粒溶液；
(3)将基材置于等离子体清洗装置中处理，得到表面带负电荷的基材；
(4)将步骤(3)的表面带负电荷的基材浸没于步骤(2)的DAPT修
饰的金纳米颗粒溶液中，取出后清洗、干燥，得到所述抗菌制品。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所
述DAPT与氯金酸在混合溶液中的摩尔比为5:1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴宇，郑问枢，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11