一种复合纳米抗菌剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合纳米抗菌剂的制备方法，属于抗菌材料和纳米材料领域。该制备方法先合成基于氟硼荧类分子的RAFT聚合链转移剂分子，再通过与甲基丙烯酸N,N‑二甲基氨基乙酯反应，得到聚合物分子。为了实现重原子效应，能有效提高系间窜越效率和单重态氧量子产率，该聚合物分子进一步的碘代，最后与氯金酸溶液反应得到复合纳米抗菌剂。该制备方法制备成本较低，易于实行；而且制备得到的复合纳米抗菌剂具有自增强效应的光动力学效应，在抗菌剂领域具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于抗菌材料和纳米材料领域，具体地涉及一种复合纳米抗菌剂的制备方法。
技术介绍
病原微生物种类多样并且变异迅速，使得抗菌疗法一直面临着巨大的挑战。虽然抗生素对众多病原微生物感染有明确的治疗效果，但在抗生素与病原微生物的博弈中，抗生素已不再具有压倒性优势，以前容易对抗的许多病原微生物都出现了耐药性，致使感染导致的发病率不断增加。虽然人们还在竭尽全力开发新的抗生素，但其研发速度远远落后于病原微生物的变异速度；更严峻的是耐药性问题丝毫没有得到解决，反而越来越严重，出现了对数种抗生素都有耐药性的“超级细菌”，引起了全世界的警觉甚至恐慌。因此，开发新型不易产生耐药性的抗菌药物和抗菌方法已经迫在眉睫。光动力抗菌化学疗法(PACT)，是结合光敏剂分子和可见光产生的活性氧物种对病原微生物进行灭活的一种抗菌方法，其作用机制与癌症的光动力疗法(PDT)相似。氟化硼二吡咯(BODIPY)染料结构简单，具有良好的溶解性、光热稳定性、强的可见光和近红外光吸收能力、高的荧光量子产率，广泛应用于生物标记及成像、化学传感器、发光材料等领域。BODIPY染料在近红外波段的强吸收特性十分利于其在光动力疗法领域中的应用，但是它们系间窜越效率很低，抑制了其敏化产生单重态氧的能力。通过溴或碘等原子的引入，利用重原子效应有效提高系间窜越效率和单重态氧量子产率，使得BODIPY类光敏剂在光动力抗癌领域有了很好的应用前景。相比之下，BODIPY类光敏剂应用于PACT的研究报道却很少，主要有以下几方面的原因：一是BODIPY类染料荧光普遍很强，不利于高效地产生单重态氧；二是BODIPY类染料亲脂性强，在水中容易聚集，不利于与细菌外膜结合或穿透进入细菌。但是BODIPY染料易于修饰，可通过结构优化改善其物理化学和药物性质，以符合PACT对光敏剂药物的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开了一种复合纳米抗菌剂的制备方法。该制备方法制备成本较低，易于实行。而且制备得到的复合纳米抗菌剂具有自增强效应的光动力学效应，在抗菌剂领域具有较好的应用前景。本专利技术设计了一种复合纳米抗菌剂的制备方法，包括如下制备步骤：1)将对苄基氯苯甲酰氯加入到2,4-二甲基吡咯的二氯甲烷溶液中，得到反应体系，向该反应体系内加入三乙胺，然后再加入三氟化硼乙醚络合物，反应得到式A所示化学式的物质物质；2)将吡咯加入到氢化钠的二甲基亚砜悬浮液中，待溶液由无色变为棕黄色后，加入二硫化碳，继续搅拌反应，再加入步骤1)制备的式A所示化学式的物质，反应完全，对反应液进行后处理制备得到具有可逆加成-断裂链转移聚合引发活性的氟化硼二吡咯分子，且分子式如式B所示；3)向二甲基甲酰胺中加入甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯，再分别加入偶氮二异丁腈和步骤2)制备的氟化硼二吡咯分子，然后加入沉淀剂，得到式C所示化学式的物质，且化学式中0＜n＜1 000 00，n为整数；4)将步骤3)制备的式C所示化学式的物质溶解到二氯甲烷中，再加入N-碘代丁二酰亚胺，反应至体系变为红色为止，然后加入步骤3)所述的沉淀剂，反应得到碘代大分子光敏剂；5)将步骤4)制备的碘代大分子光敏剂溶解到去离子水中，得到聚合溶液，再将聚合溶液和氯金酸溶液分别加入到水溶液中，然后加入硼氢化钠，反应得到复合纳米抗菌剂。进一步地，所述步骤1)中，2,4-二甲基吡咯与对苄基氯苯甲酰氯的摩尔比为2～3:1；且对苄基氯苯甲酰氯与三乙胺的摩尔比为4～5:1；三乙胺与三氟化硼乙醚络合物的摩尔比为1:1～1.5。再进一步地，所述步骤1)的具体反应过程如下：在室温、氮气保护氛围及搅拌状态下，将对苄基氯苯甲酰氯加入到2,4-二甲基吡咯的二氯甲烷溶液中，且2,4-二甲基吡咯与二氯甲烷的体积比为1:40～50，得到反应体系；将反应体系加热到25～35℃，并反应4～6h；再向该反应体系内加入三乙胺，继续反应10～50min，然后再加入三氟化硼乙醚络合物，反应时间为4～7h，得到式A所示化学式的物质。更进一步地，所述步骤2)中吡咯与氢化钠的摩尔比为1:1～1.5，氢化钠与二硫化碳的摩尔比为1:1～2，二硫化碳与步骤1)制备的式A所示化学式的物质的摩尔比为1:1。更进一步地，所述步骤2)的具体反应过程如下：在搅拌状态下，将吡咯加入到氢化钠的二甲基亚砜悬浮液中，待溶液无色变为棕黄色后，反应时间为20～40min，加入二硫化碳，继续搅拌反应，反应时间为25～50min，再加入步骤1)制备的式A所示化学式的物质，反应温度为40～60℃，反应时间为8～15h，对反应液进行后处理制备得到具有可逆加成-断裂链转移聚合引发活性的氟化硼二吡咯分子。更进一步地，所述步骤2)中对反应液进行后处理的操作过程为：向反应液内加入水，且水与反应液的体积比为5～10:1，再用三氯甲烷进行萃取，萃取次数为三次或三次以上，再将萃取液合并浓缩，对浓缩液进行硅胶色谱柱分离，得到氟化硼二吡咯分子。更进一步地，所述步骤3)的具体反应过程如下：向1,4-二氧六环中加入甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯，得到质量浓度为45～55％的甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯溶液；然后在冰水浴环境下，分别加入偶氮二异丁腈和步骤2)制备的氟化硼二吡咯分子，所述偶氮二异丁腈的摩尔量为甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯的0.8～1.2％，再在氮气保护氛围下，将反应体系逐渐升温至70～75℃，反应时间为8～12h，最后加入正己烷作为沉淀剂，得到式C所示化学式的物质，且0＜n＜1000，n为整数。更进一步地，所述步骤4)的具体反应过程如下：将步骤3)制备的式C所示化学式的物质溶解到无水二氯甲烷中，得到质量浓度为20～30％的聚合物溶液；再加入N-碘代丁二酰亚胺，且N-碘代丁二酰亚胺的摩尔量为目标聚合物的10倍，在室温搅拌、氮气保护氛围及黑暗条件下，反应至体系变为红色为止，反应时间为15～60min；然后加入步骤3)所述的沉淀剂正己烷，反应得到碘代大分子光敏剂。更进一步地，所述步骤5)中氯金酸溶液的浓度为8～12mg/mL；四氢硼钠的摩尔量为氯金酸摩尔量的1.4～1.6倍。更进一步地，所述步骤5)的具体反应过程如下：将步骤4)制备得到的碘代大分子光敏剂溶解到去离子水中，配置成浓度为250～350mg/mL的聚合溶液；将聚合溶液和等体积的氯金酸溶液，在搅拌速度大于600r/min，小于或等于1000r/min的条件下分别加入到水溶液中，且水溶液的体积为聚合溶液体积的100倍，然后再加入四氢硼钠，搅拌反应20～35min，得到复合纳米抗菌剂。具体反应步骤如下所示：采用上述制备方法制备的复合纳米抗菌剂，由金纳米粒子、光敏剂分子和聚合物构成，所述金纳米粒子为球状结构，在球状结构的径向方向向外分布有若干个光敏剂分子，且相邻的光敏剂分子之间存有间隙；在金纳米粒子和光敏剂分子之间设置有若干个聚合物，且聚合物为链条结构，每条聚合物链条分别与每个光敏剂分子相对应，每条聚合物链条的一端连接着金纳米粒子，每条聚合物的另一端连接着相对应的光敏剂分子。进一步地，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、聚甲基丙烯酸-N,N-二乙氨基乙酯或聚甲基丙烯酸羟乙酯中的一种。再进一步地，所述聚合物链条的长度为10～60nm。更进一步地，所述光敏剂分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：1)将对苄基氯苯甲酰氯加入到2,4‑二甲基吡咯的二氯甲烷溶液中，得到反应体系，向该反应体系内加入三乙胺，然后再加入三氟化硼乙醚络合物，反应得到式A所示化学式的物质；2)将吡咯加入到氢化钠的二甲基亚砜悬浮液中，待溶液由无色变为棕黄色后，加入二硫化碳，继续搅拌反应，再加入步骤1)制备的式A所示化学式的物质，反应完全，对反应液进行后处理制备得到具有可逆加成‑断裂链转移聚合引发活性的氟化硼二吡咯分子，且分子式如式B所示；3)向二甲基甲酰胺中加入甲基丙烯酸N,N‑二甲基氨基乙酯，再分别加入偶氮二异丁腈和步骤2)制备的氟化硼二吡咯分子，然后加入沉淀剂，得到式C所示化学式的物质，且化学式中0＜n＜1 000 00，n为整数；4)将步骤3)制备的式C所示化学式的物质溶解到二氯甲烷中，再加入N‑碘代丁二酰亚胺，反应至体系变为红色为止，然后加入步骤3)所述的沉淀剂，反应得到碘代大分子光敏剂；5)将步骤4)制备的碘代大分子光敏剂溶解到去离子水中，得到聚合溶液，再将聚合溶液和氯金酸溶液分别加入到水溶液中，然后加入硼氢化钠，反应得到复合纳米抗菌剂。

【技术特征摘要】
1.一种复合纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：1)将对苄基氯苯甲酰氯加入到2,4-二甲基吡咯的二氯甲烷溶液中，得到反应体系，向该反应体系内加入三乙胺，然后再加入三氟化硼乙醚络合物，反应得到式A所示化学式的物质；2)将吡咯加入到氢化钠的二甲基亚砜悬浮液中，待溶液由无色变为棕黄色后，加入二硫化碳，继续搅拌反应，再加入步骤1)制备的式A所示化学式的物质，反应完全，对反应液进行后处理制备得到具有可逆加成-断裂链转移聚合引发活性的氟化硼二吡咯分子，且分子式如式B所示；3)向二甲基甲酰胺中加入甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯，再分别加入偶氮二异丁腈和步骤2)制备的氟化硼二吡咯分子，然后加入沉淀剂，得到式C所示化学式的物质，且化学式中0＜n＜1 000 00，n为整数；4)将步骤3)制备的式C所示化学式的物质溶解到二氯甲烷中，再加入N-碘代丁二酰亚胺，反应至体系变为红色为止，然后加入步骤3)所述的沉淀剂，反应得到碘代大分子光敏剂；5)将步骤4)制备的碘代大分子光敏剂溶解到去离子水中，得到聚合溶液，再将聚合溶液和氯金酸溶液分别加入到水溶液中，然后加入硼氢化钠，反应得到复合纳米抗菌剂。2.根据权利要求1所述的复合纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，2,4-二甲基吡咯与对苄基氯苯甲酰氯的摩尔比为2～3:1；且对苄基氯苯甲酰氯与三乙胺的摩尔比为4～5:1；三乙胺与三氟化硼乙醚络合物的摩尔比为1:1～1.5。3.根据权利要求1或2所述的复合纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)的具体反应过程如下：在室温、氮气保护氛围及搅拌状态下，将对苄基氯苯甲酰氯加入到2,4-二甲基吡咯的二氯甲烷溶液中，且2,4-二甲基吡咯与二氯甲烷的体积比为1:40～50，得到反应体系；将反应体系加热到25～35℃，并反应4～6h；再向该反应体系内加入三乙胺，继续反应10～50min，然后再加入三氟化硼乙醚络合物，反应时间为4～7h，得到式A所示化学式的物质。4.根据权利要求1所述的复合纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中吡咯与氢化钠的摩尔比为1:1～1.5，氢化钠与二硫化碳的摩尔比为1:1～2，二硫化碳与步骤1)制备的式A所示化学式的物质的摩尔比为1:1。5.根据权利要求1或4所述的复合纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)的具体反应过程如下：在搅拌状态下，将吡咯加入到氢化钠的二甲基亚砜悬浮液中，待溶液无色变为棕黄色后，反应时间为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁振坦，王栋，张佳琪，刘珂，刘琼珍，李沐芳，赵青华，蒋海青，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42