具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料及其制备方法与应用。本发明专利技术首先通过水热法合成出粒径均一、磁性效果明显的Fe3O4裸球，然后在Fe3O4表面修饰一层光热效果明显的聚多巴胺PDA，最后利用聚多巴胺表面上大量的氨基作为起始点，利用丙烯酸甲酯与乙二胺交替反应制备出以四氧化三铁为核，中间为聚多巴胺，最外层为树枝状聚酰胺‑胺Fe3O4@PDA@PAMAM，然后负载一氧化氮，得到具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料。该材料利用近红外光照射产热杀菌并促使NO快速释放，实现光热与NO协同杀菌，再利用磁性氧化铁将细菌快速分离从而进一步提高杀菌净化效果。

Magnetic materials with nitric oxide / photothermal synergistic antiseptic effects and their preparation methods and Applications

The invention discloses a magnetic material with nitric oxide / light heat synergistic antibacterial action, and the preparation method and application of the magnetic material. The invention firstly synthesized by hydrothermal methods of particle size, magnetic Fe3O4 bare ball effect obviously and then modify the Fe3O4 surface layer effect of photothermal obvious polydopamine PDA, finally using polydopamine on the surface of a large number of amino acid as the starting point, the use of methyl acrylate with ethylene amine two was prepared by alternately for magnetite the nuclear, middle polydopamine, the outermost layer is dendritic polyamide amine Fe3O4@PDA@PAMAM, then load with magnetic material, nitric oxide, nitric oxide / photothermal synergistic antibacterial effect. The material is irradiated with near infrared light to produce heat and kill bacteria, and prompt NO to release rapidly. It realizes the synergistic sterilization of photothermal and NO, and then uses magnetic ferric oxide to separate bacteria quickly, so as to further improve the effect of sterilization and purification.

【技术实现步骤摘要】
具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料及其制备方法与应用
本专利技术属于生物医学工程材料领域，特别涉及一种具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料及其制备方法与应用。
技术介绍
多药耐药(MDR)的细菌感染，尤其是MDR革兰氏阴阳性细菌感染，已经成为全球公共健康最大的威胁之一。“超级细菌”正以惊人的速度在世界范围蔓延，对大部分或所有目前可用的抗生素都有抗药性。遗憾的是，新型抗生素的研发并没有伴随着抗药性细菌的增加而增加，日益流行的多药耐药和泛耐药病原体的感染,加上缺乏新的安全有效的抗菌药物，这些已经成为公共健康、环境与食品安全极其严重的问题。因此临床上迫切需要一种安全、高效抑菌且不易产生耐药性的新型抗菌材料。自从1992年一氧化氮(NO)被Science评为年度“明星分子”，NO被迅速用于包括心血管、血液等生物医学领域的研究应用。同时，NO具有广谱抗菌活性的活性自由基已吸引了极大的兴趣，特别是对抗细菌的杀菌活性。近年研究发现，NO具有明显的广谱抗菌活性尤其对于一些耐药细菌具有极大的杀伤效果，这是因为NO可破坏细菌的细胞膜以及基因信息并阻止细菌获得能量，使其在抗菌领域的应用受到越来越多的关注，基于NO的抗菌材料也快速发展起来。比如：Smith等在1996年首先提出可以将亲核NO供体N-diazeniumdiolate用来制备可释放NO的聚合物材料(Chemistry1996,39:1148-1156)，但是小分子的NO供体diazeniumdiolates是通过非共价相互作用的方式分散在聚合物材料中，从而导致供体容易从聚合物基体脱落，不可降解，产生致癌物质亚硝胺；JongOhKima等(InternationalJournalofBiologicalMacromolecules2015,79:217-225)制备了可释放NO的壳聚糖薄膜，用于抗菌及其伤口愈合方面的研究，研究表明NO确实能够有效地抑制细菌的生长和繁殖，同时对于创口的愈合有着明显的效果。DongsikPark等(AdvancedHealthcareMaterials2016,5:2019-2024)制备了可释放NO的聚多巴胺空心纳米微球，用于抗菌方面的研究，研究表明NO能够有效地破坏细菌的细胞膜，导致细菌死亡。尽管NO表现出优异的抗菌效果且不易产生耐药性，然而NO引其气体性质、材料负载NO的含量过低等问题，从而使其在临床上的应用受到了极大的阻碍。因此，关于NO的快速控制释放成为NO递送系统中的不可或缺的特性，更成为当前生物医学工程领域亟待解决的重要课题。迄今为止，基于光热杀菌的原理，通过对四氧化三铁(Fe3O4)表面以光热效果明显的聚多巴胺进行修饰，然后利用聚多巴胺表面上大量的氨基作为起始点，利用丙烯酸甲酯与乙二胺交替反应，制备出以四氧化三铁为核，中间为聚多巴胺，最外层为聚酰胺-胺，在近红外条件下快速释放一氧化氮的纳米核壳结构及其应用尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供所述方法制备得到的具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料。本专利技术的又一目的在于提供所述具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料的制备方法，包括如下步骤：(1)Fe3O4@PDA的合成a、将无水FeCl3溶解于乙二醇中，然后依次加入无水乙酸钠和柠檬酸钠，搅拌，再在150～400℃条件下进行反应，洗涤，得到Fe3O4纳米粒子；b、将步骤a中得到的Fe3O4纳米粒子溶于水中，加入多巴胺盐酸盐的tris-Hcl溶液，超声稳定后，室温搅拌，洗涤，干燥，得到得Fe3O4@PDA；(2)Fe3O4@PDA@PAMAM的合成c、将步骤b中得到的Fe3O4@PDA溶解到无水甲醇中，再加入丙烯酸甲酯的甲醇溶液，室温搅拌，离心，洗涤，干燥，得到0.5代Fe3O4@PDA@PAMAM(D0.5)纳米粒子，接着将其溶于无水甲醇中，超声稳定后，再加入乙二胺，室温搅拌，离心，洗涤，干燥，得到1代Fe3O4@PDA@PAMAM(D1)；d、以步骤c制备得到的1代Fe3O4@PDA@PAMAM(D1)代替Fe3O4@PDA，重复步骤c操作，得到2代Fe3O4@PDA@PAMAM(D2)；再以2代Fe3O4@PDA@PAMAM(D2)重复步骤c操作，得到3代Fe3O4@PDA@PAMAM(D3)；(3)Fe3O4@PDA@PAMAM/NONOate的合成将步骤d中得到的Fe3O4@PDA@PAMAM(D3)溶于无水甲醇中，加入甲醇钠，超声稳定后，再通入NO气体，室温进行反应，洗涤，干燥，得到具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料(Fe3O4@PDA@PAMAM/NONOate)。步骤(1)～(3)中所述的室温为5～35℃。步骤(1)a中所述的无水FeCl3、无水乙酸钠和柠檬酸钠的摩尔比为1∶0.1～0.5∶1～5。步骤(1)a中所述的无水FeCl3的用量优选为按每毫升乙二醇配比10～30mg无水FeCl3计算。步骤(1)a中所述的搅拌为剧烈搅拌；优选为剧烈搅拌10～60min。步骤(1)a中所述的反应优选为在马弗炉内进行反应。步骤(1)a中所述的反应的时间优选为10～24h。步骤(1)a中所述的洗涤为采用乙醇进行洗涤；优选为用乙醇洗涤3～5次。步骤(1)b中所述的水优选为纯水。步骤(1)b中所述的Fe3O4纳米粒子的用量按每毫升水配比1～5mgFe3O4纳米粒子计算(即Fe3O4纳米粒子溶于水获得Fe3O4溶液的浓度为1mg/ml～5mg/ml)。步骤(1)b中所述的多巴胺盐酸盐的tris-Hcl溶液的浓度为12.5mg/ml～25mg/ml(即多巴胺盐酸盐的用量按每毫升Tris-Hcl缓冲液配比12.5～25mg计算)；其中，所述Tris-Hcl的浓度为50～100mM。步骤(1)b中所述的多巴胺盐酸盐与Fe3O4的质量比为5～12.5∶1。步骤(1)b中所述的室温搅拌的时间优选为4～8h。步骤(1)b中所述的洗涤为采用乙醇进行洗涤；优选为用乙醇离心洗涤2～3次。步骤(1)b、(2)c和(3)中所述的干燥为真空干燥；优选为在5～50℃真空条件下进行干燥。步骤(2)c中所述的Fe3O4@PDA的用量按每毫升无水甲醇配比1～5mgFe3O4@PDA计算。步骤(2)c中所述的Fe3O4@PDA@PAMAM(D0.5)的用量按每毫升无水甲醇配比1～5mgFe3O4@PDA@PAMAM(D0.5)计算。步骤(2)c和(3)中所述的无水甲醇优选通过如下方法制备得到：将氢化钙加入到甲醇中，搅拌6～24小时，然后常压蒸馏，得到无水甲醇；所述氢化钙的加入量按每升甲醇配比2～4克氢化钙计算。步骤(2)c中所述的溶解为超声溶解；优选为超声0.5～2h进行溶解。步骤(2)c中所述的丙烯酸甲酯的甲醇溶液的浓度为体积百分比25～50％。步骤(2)c中所述的Fe3O4@PDA的用量按每毫升丙烯酸甲酯配比0.2～1mgFe3O4@PDA计算。步骤(2)c中所述的Fe3O4@PDA@PAMAM(D0.5)的用量按每毫升乙二胺配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)Fe3O4@PDA的合成a、将无水FeCl3溶解于乙二醇中，然后依次加入无水乙酸钠和柠檬酸钠，搅拌，再在150～400℃条件下进行反应，洗涤，得到Fe3O4纳米粒子；b、将步骤a中得到的Fe3O4纳米粒子溶于水中，加入多巴胺盐酸盐的tris‑Hcl溶液，超声稳定后，室温搅拌，洗涤，干燥，得到得Fe3O4@PDA；(2)Fe3O4@PDA@PAMAM的合成c、将步骤b中得到的Fe3O4@PDA溶解到无水甲醇中，再加入丙烯酸甲酯的甲醇溶液，室温搅拌，离心，洗涤，干燥，得到0.5代Fe3O4@PDA@PAMAM(D0.5)纳米粒子，接着将其溶于无水甲醇中，超声稳定后，再加入乙二胺，室温搅拌，离心，洗涤，干燥，得到1代Fe3O4@PDA@PAMAM(D1)；d、以步骤c制备得到的1代Fe3O4@PDA@PAMAM(D1)代替Fe3O4@PDA，重复步骤c操作，得到2代Fe3O4@PDA@PAMAM(D2)；再以2代Fe3O4@PDA@PAMAM(D2)重复步骤c操作，得到3代Fe3O4@PDA@PAMAM(D3)；(3)Fe3O4@PDA@PAMAM/NONOate的合成将步骤d中得到的Fe3O4@PDA@PAMAM(D3)溶于无水甲醇中，加入甲醇钠，超声稳定后，再通入NO气体，室温进行反应，洗涤，干燥，得到具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料。...

【技术特征摘要】
1.一种具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)Fe3O4@PDA的合成a、将无水FeCl3溶解于乙二醇中，然后依次加入无水乙酸钠和柠檬酸钠，搅拌，再在150～400℃条件下进行反应，洗涤，得到Fe3O4纳米粒子；b、将步骤a中得到的Fe3O4纳米粒子溶于水中，加入多巴胺盐酸盐的tris-Hcl溶液，超声稳定后，室温搅拌，洗涤，干燥，得到得Fe3O4@PDA；(2)Fe3O4@PDA@PAMAM的合成c、将步骤b中得到的Fe3O4@PDA溶解到无水甲醇中，再加入丙烯酸甲酯的甲醇溶液，室温搅拌，离心，洗涤，干燥，得到0.5代Fe3O4@PDA@PAMAM(D0.5)纳米粒子，接着将其溶于无水甲醇中，超声稳定后，再加入乙二胺，室温搅拌，离心，洗涤，干燥，得到1代Fe3O4@PDA@PAMAM(D1)；d、以步骤c制备得到的1代Fe3O4@PDA@PAMAM(D1)代替Fe3O4@PDA，重复步骤c操作，得到2代Fe3O4@PDA@PAMAM(D2)；再以2代Fe3O4@PDA@PAMAM(D2)重复步骤c操作，得到3代Fe3O4@PDA@PAMAM(D3)；(3)Fe3O4@PDA@PAMAM/NONOate的合成将步骤d中得到的Fe3O4@PDA@PAMAM(D3)溶于无水甲醇中，加入甲醇钠，超声稳定后，再通入NO气体，室温进行反应，洗涤，干燥，得到具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料。2.根据权利要求1所述的具有一氧化氮/光热协同抗菌作用的磁性材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)a中所述的无水FeCl3、无水乙酸钠和柠檬酸钠的摩尔比为1：0.1～0.5:1～5；步骤(1)b中所述的多巴胺盐酸盐与Fe3O4的质量比为5～12.5：1；步骤(2)c中所述的Fe3O4@PDA的用量按每毫升丙烯酸甲酯配比0.2～1mgFe3O4@PDA计算；步骤(2)c中所述的Fe3O4@PDA@PAMAM(D0.5)的用量按每毫升乙二胺配比0.2～1mgFe3O4@PDA@PAMAM(D0.5)计算；步骤(3)中所述的Fe3O4@PDA@PAMAM和甲醇钠的质量比为1：1～2。3.根据权利要求1所述的具有一氧化氮/光热协同...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞思明，李国巍，马栋，薛巍，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44