一种同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂及其制备方法与应用。以两亲性嵌段共聚物PCL‑b‑PAsp自组装形成的聚合物胶束作为纳米载体，利用其亲水性壳层中PAsp链段的负电性吸附带正电的Ag

Nano antibacterial agent capable of simultaneously loading nano silver and curcumin and preparation method and application thereof

The invention discloses a nano antibacterial agent simultaneously loaded with nano silver and curcumin and a preparation method and an application thereof. The two block copolymer PCL B PAsp self-assembled polymeric micelles as nano carrier, using the negatively charged hydrophilic shell in PAsp segment with Ag positive suction

【技术实现步骤摘要】
一种同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂及其制备方法与应用
本专利技术属于纳米生物医药材料领域，涉及一种同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂的制备方法及其在增强抗菌活性中的应用。
技术介绍
近年来，多药耐药细菌的快速出现已成为一个日益严重的全球性问题，世界卫生组织将其认定为人类健康的三大威胁之一。因此，探索具有良好安全性和强抗菌活性且不会产生细菌耐药性的新抗菌剂是当务之急。为此，人们广泛研究了各种抗菌材料，如抗菌肽、阳离子聚合物、碳基纳米材料、聚合物和无机纳米粒子，以提高抗菌性能。然而，单一疗法已不足以完全应对复杂的细菌感染。例如，医生常会使用两种或更多种抗菌药物来增加对结核分支杆菌患者的治疗效果。因此，对新型高效的联合治疗的开发正成为治疗细菌感染的关键。被普遍用于消费产品的银纳米粒子，由于其广谱抗菌活性、有限的细菌耐药性和对哺乳动物细胞相对较低的毒性，被认为是最好的抗菌剂之一。银纳米粒子可以增加细菌膜的通透性，从而渗透到细菌的细胞质中，使其蛋白变性并干扰DNA复制，最终导致细菌死亡。因此，研究者们做出了巨大努力，通过将银纳米粒子与常规抗生素（如氨苄青霉素、青霉素G、红霉素、卡那霉素和万古霉素等）结合，以实现针对革兰氏阴性和革兰氏阳性菌的协同抗菌效果。然而，这些方法也可能存在一些问题，如银纳米粒子的聚集、较高的成本以及抗生素的副作用等。大量研究表明，使用适当的载体材料，包括季铵化合物、二氧化硅纳米粒子、氧化石墨烯、碳纳米管和聚合物结构，可以有效负载银纳米粒子并阻止其急剧降低抗菌效率的聚集。在各种各样可选择的模板中，由两亲性嵌段共聚物自组装形成的聚合物胶束是一个值得推荐的银纳米粒子载体，因为它具有多功能性可调的组成和在生物医药应用中独特的优势。此外，聚合物胶束也为同时递送不同治疗药物提供了机会。姜黄素是一种天然多酚化合物，可以从草本植物姜黄的根茎中提取。它是一种高效、无毒、廉价的药物，具有广泛的生物活性，如抗癌、抗HIV、抗氧化、抗炎和抗菌。近期研究表明，当姜黄素结合其它试剂（包括乳铁蛋白，N-乙酰半胱氨酸和抗生素）使用时，它可以发挥协同抗菌的效果。但因姜黄素水溶性差、生物利用度低，其临床发展极其有限。幸运的是，聚合物胶束可以作为合适的纳米载体克服这些问题。因此，利用聚合物胶束制备一种同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂是一种非常具有前途联合抗菌方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种同时负载纳米银和姜黄素的聚合物胶束及其制备方法。并对本专利技术用于发挥纳米银和姜黄素的协同抗菌能力进行评估。本专利技术的聚合物胶束体系将具备以下一些优势：1）能够克服纳米银自身容易聚集的缺点，提高其在水体系中的分散性和稳定性；2）提高疏水性姜黄素在水中的溶解性和生物利用度；3）组成聚合物胶束的嵌段共聚物具有良好的生物相容性和生物可降解性；4）同时负载纳米银和姜黄素，能够根据两者的不同机制发挥协同抗菌的作用，增强抗菌效果；5）价廉易得的原料可以为以后的实际应用提供方便。为实现上述目的，本专利技术公开了如下的
技术实现思路
：一种同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂，其特征在于：它是以两亲性嵌段共聚物PCL-b-PAsp在水溶液中自组装形成PCL-b-PAsp聚合物胶束PM，利用亲水性壳层中PAsp的负电性吸附带正电的Ag+离子并通过还原剂将其原位还原成纳米银，再利用疏水性内核PCL包裹天然无毒的抗菌成分姜黄素，从而形成既携带纳米银又同时负载姜黄素的聚合物胶束PM-Ag-Cur；其中PCL-b-PAsp聚合物胶束PM：纳米银：姜黄素的重量份数比为10：1：2。该纳米抗菌剂具有良好的生物相容性和生物可将降解性，并且能够克服纳米银自身容易聚集和姜黄素水溶性差的缺点，提高两者的稳定性和生物利用度，并根据各自不同的抗菌机制发挥协同抗菌的作用，增强抗菌效果。同时，价廉易得的原料和简单易行的制备方法使得这种纳米抗菌剂易于推广应用。本专利技术进一步公开了同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于步骤如下：1）将5.0mgPCL-b-PAsp溶解于1mLDMF中，再将此聚合物溶液在电磁搅拌下，逐滴缓慢加入到9mL磷酸盐缓冲液，1mM，pH=7.4中，然后将溶液在室温下搅拌4h使胶束稳定，之后将溶液透析三天以完全除去体系中的DMF溶剂，得到PCL-b-PAsp聚合物胶束PM；2）将100μL5mg/mLAgNO3溶液在冰水浴搅拌下逐滴缓慢加入到PCL-b-PAsp聚合物胶束PM，在黑暗环境下轻轻搅拌30min后，快速加入100μL15mg/mL新鲜NaBH4溶液，溶液迅速变色，继续搅拌4h，然后透析两天得到PM-Ag溶液；3）将1.0mg姜黄素溶解于5mL无水DMF中，并在磁力搅拌下逐滴加入到PM-Ag溶液中，在室温下搅拌2h后，将溶液透析两天以除去体系中的DMF，最终得到同时负载纳米银和姜黄素的聚合物胶束PM-Ag-Cur。其中聚环己内酯-b-聚天冬氨酸（PCL-b-PAsp）的制备步骤如下：1）将0.16gN-(叔丁氧羰基)乙醇胺（1mmol）和10.0gε-CL（87.8mmol）加入到干燥的50mL茄形瓶中混合，然后用20mL重蒸的甲苯溶解均匀，加入一滴Sn(Oct)2（0.1%wt/wt）；2）液氮冷冻，抽真空，通氮气，解冻，重复此过程三次，之后在氮气保护下，于110°C的油浴中反应12h；3）反应结束后冷至室温，加入冰乙醚沉淀，静置使其沉淀完全，经抽滤洗涤，真空干燥后得到白色固体PCL-NHBoc；4）将上述3）中所得的PCL-NHBoc溶于三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂（1/1，V/V）中，然后在室温下搅拌12h，反应结束后，用冰乙醚沉淀，在冰箱中静置过夜，抽滤洗涤，干燥得白色固体；5）将4）中白色固体在三乙胺和二氯甲烷的混合溶剂（1/1，V/V）中室温搅拌12h，再用冰乙醚沉淀，抽滤，放入真空干燥箱中干燥得到大分子引发剂PCL-NH2；6）将2.0g上述5）中得到的PCL-NH2（0.2mmol）和2.5gBLA-NCA（10mmol）加入到干燥的茄形瓶中，加入15mL二氯甲烷将其溶解均匀，然后液氮冷冻，抽真空，通氮气，解冻，重复三次，之后在氮气保护下，于30°C的油浴中反应24h；7）反应完成后，加入适量的二氯甲烷稀释并用十倍体积的冰乙醚沉淀，抽滤洗涤，真空干燥后得到白色固体PCL-b-PBLA；8）将1.0g上述7）中得到的白色固体置于25mL圆底烧瓶中，用10mL三氟乙酸溶解，然后依次加入1mL苯甲醚和1mL三氟甲磺酸，在0℃冰浴下搅拌2h，之后用冰乙醚沉淀，抽滤洗涤，真空干燥得到嵌段共聚物PCL-b-PAsp。本专利技术更进一步公开了同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂在增强抗菌活性药物方面的应用；所述的增强抗菌活性指的对致病细菌有很好的协同杀灭效果。本专利技术同时也公开了同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂在提高对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌协同抗菌效率方面的应用。实验结果显示：与单独负载纳米银或姜黄素的聚合物胶束相比，同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂具有更好的协同抗菌效果。本专利技术更加详细的描述如下：（1）聚合物胶束：一种同时负载纳米银和姜黄素的聚合物胶束，以两亲性嵌段共聚物聚环己内酯-b-聚天冬氨酸（PCL-b-PAsp）在水溶液中自组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂，其特征在于： 它是以两亲性嵌段共聚物PCL‑

【技术特征摘要】
1.一种同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂，其特征在于：它是以两亲性嵌段共聚物PCL-b-PAsp在水溶液中自组装形成PCL-b-PAsp聚合物胶束PM，利用亲水性壳层中PAsp的负电性吸附带正电的Ag+离子并通过还原剂将其原位还原成纳米银，再利用疏水性内核PCL包裹天然无毒的抗菌成分姜黄素，从而形成既携带纳米银又同时负载姜黄素的聚合物胶束PM-Ag-Cur；其中PCL-b-PAsp聚合物胶束PM：纳米银：姜黄素的重量份数比为10：1：2。2.权利要求1所述同时负载纳米银和姜黄素的纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于步骤如下：1）将5.0mgPCL-b-PAsp溶解于1mLDMF中，再将此聚合物溶液在电磁搅拌下，逐滴缓慢加入到9mL磷酸盐缓冲液，1mM，pH=7.4中，然后将溶液在室温下搅拌4h使胶束稳定，之后将溶液透析三天以完全除去体系中的DMF溶剂，得到PCL-b-PAsp聚合物胶束PM；2）将100μL5mg/mLAgNO3溶液在冰水浴搅拌下逐滴缓慢加入到PCL-b-PAsp聚合物胶束PM，在黑暗环境下轻轻搅拌30min后，快速加入100μL15mg/mL新鲜NaBH4溶液，溶液迅速变色，继续搅拌4h，然后透析两天得到PM-Ag溶液；3）将1.0mg姜黄素溶解于5mL无水DMF中，并在磁力搅拌下逐滴加入到PM-Ag溶液中，在室温下搅拌2h后，将溶液透析两天以除去体系中的DMF，最终得到同时负载纳米银和姜黄素的聚合物胶束PM-Ag-Cur。3.权利要求2所述的制备方法，其特征在于聚环己内酯-b-聚天冬氨酸（PCL-b-PAsp）的制备步骤如下：1）将0.16gN-(叔丁氧羰基)乙醇胺（1mmol）和10.0gε-CL（87.8mmol）加入到干燥的50mL茄形瓶中混合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鉴峰，黄帆，刘金剑，张玉民，高阳，褚丽萍，杨丽军，任春华，
申请(专利权)人：中国医学科学院放射医学研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12