具有抗菌活性的金纳米簇及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种具有抗菌活性的金纳米簇，其中，所述金纳米簇仅由谷胱甘肽修饰或由谷胱甘肽和巯基配体修饰，所述巯基配体为巯基季氨盐、穿膜肽及其衍生物或巯基嘧啶，金元素和所述谷胱甘肽的摩尔含量比为1.2～2:1，所述金纳米簇的粒径小于2nm。该金纳米簇具有简便的制备方法、良好的生物相容性和优秀的抗菌活性。本发明专利技术还提供了该金纳米簇的制备方法和应用，以及包含所述金纳米簇的抗菌组合物、抗菌组合产品或抗菌涂料。

Gold nano cluster with antibacterial activity and its preparation method and Application

The present invention provides a gold nanocluster with antibacterial activity, in which the gold nanoclusters are modified only by glutathione or modified by glutathione and sulfhydryl ligands. The sulfhydryl ligands are sulfhydryl quaternary ammonium salts, membrane peptides and their derivatives or mercapto, and the molar ratio of gold to caspin is 1.2 to 2:1, The particle size of the gold nanocluster is less than 2nm. The gold nanocluster has a simple preparation method, good biocompatibility and excellent antibacterial activity. The invention also provides a preparation method and application of the gold nanocluster, as well as an antibacterial composition, antibacterial combination product or antibacterial coating containing the gold nano cluster.

【技术实现步骤摘要】
具有抗菌活性的金纳米簇及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种金纳米簇，尤其涉及一种具有抗菌活性的金纳米簇，及其所述金纳米簇的制备方法和应用，以及包含所述金纳米簇的抗菌组合物或抗菌涂料。
技术介绍
长久以来,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，有的细菌甚至开发出前所未有的抗药性。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。在很多发达经济体超级药菌所造成的人口死亡超过每年总死亡人口的三分之二。我们迫切的需要一些有效的方案来解决约来越严重的超级细菌现象。近年来，由于纳米技术的蓬勃发展，越来越多的纳米材料合成作为抗菌剂使用。其中铜纳米颗粒，金属氧化物纳米颗粒和银纳米颗粒等具有较大毒性。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。因此，生物相容性好、成本低廉、具有抗菌活性尤其是对多药耐药菌抗菌活性的抗菌药仍然是科研人员研究的重点。
技术实现思路
因此，基于现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种具有抗菌活性的金纳米簇，及其所述金纳米簇的制备方法和应用，以及包含所述金纳米簇的抗菌组合物或抗菌涂料。为了实现上述目的，本专利技术提供以下具体技术方案：一方面，本专利技术提供一种具有抗菌活性的金纳米簇(AuNCs)，其中，所述金纳米簇仅由谷胱甘肽(GSH)修饰或由谷胱甘肽和巯基配体修饰，所述巯基配体为巯基季氨盐(QA)、穿膜肽及其衍生物或巯基嘧啶，金元素和所述谷胱甘肽的摩尔含量比为1.2～2:1，所述金纳米簇的粒径小于2nm。优选地，所述谷胱甘肽和/或所述巯基配体通过原位合成修饰到所述金纳米簇表面，和/或所述谷胱甘肽和/或所述巯基配体通过Au-S键连接到所述金纳米簇表面。根据本专利技术第一方面的金纳米簇，其中，所述巯基配体和所述谷胱甘肽的摩尔含量比为1～10:1，优选为1:1、2:1、5:1或10:1。根据本专利技术第一方面的金纳米簇，其中，所述巯基季氨盐为长烷烃链季氨盐或代苯环的季氨盐。根据本专利技术第一方面的金纳米簇，其中，所述穿膜肽及其衍生物为多聚精氨酸或TAT蛋白，所述多聚精氨酸优选为八到二十个精氨酸组成的短肽，最优选为九聚精氨酸(R9)。根据本专利技术第一方面的金纳米簇，其中，所述巯基嘧啶为2,4-2氨基-2-巯基嘧啶(DAPT)或2-巯基-4-氨基-6-羟基嘧啶。另一方面，本专利技术提供一种用于制备前述仅由谷胱甘肽修饰的荧光金纳米簇的制备方法，其用于制备本专利技术第一专利技术的荧光金纳米簇，所述方法包括：(1)按照配比，混合氯金酸和谷胱甘肽得到混合液，(2)恒温加热步骤(1)的混合液得到所述金纳米簇。优选地，所述恒温加热的温度为40～120℃，更优选为50～100℃，最优选为70℃；和/或所述恒温加热的时间为12～48h，优选为18～30h，最优选为24h。又一方面，本专利技术提供一种用于制备前述由谷胱甘肽和巯基配体修饰的的荧光金纳米簇，所述方法包括：(a)按照配比，混合氯金酸(HAuCl4)、谷胱甘肽和巯基配体得到混合液，(b)恒温加热步骤(a)的混合液得到所述金纳米簇。优选地，所述恒温加热的温度为40～120℃，更优选为50～100℃，最优选为70℃；和/或所述恒温加热的时间为12～48h，优选为18～30h，最优选为24h。再一方面，本专利技术提供一种前述金纳米簇或根据前述制备方法制备的金纳米簇在制备用于抗菌的药品或医疗产品中的应用；优选地，所述抗菌所针对的细菌为多药耐药细菌。根据如前所述的应用，所述抗菌所针对的细菌为革兰氏阴性菌，优选地，所述革兰氏阴性菌选自：痢疾杆菌、伤寒杆菌、大肠杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、百日咳杆菌、霍乱弧菌及脑膜炎双球菌。根据如前所述的应用，所述抗菌所针对的细菌为革兰氏阳性菌，优选地，所述革兰氏阳性菌选自：葡萄球菌、链球菌、肺炎双球菌、炭疽杆菌、白喉杆菌及破伤风杆菌。又一方面，本专利技术提供一种前述金纳米簇或根据前述制备方法制备的金纳米簇在制备用于预防和/或治疗由革兰氏阴性菌和/或革兰氏阳性菌引起的病症的药品或医疗产品中的应用；优选地，所述病症选自以下的一种或多种：皮肤和皮下组织感染、创伤感染、中耳炎、脑膜炎、腹膜炎、肠炎、支气管炎、肺炎、呼吸道感染、泌尿系统感染、败血症和脓毒症。还一方面，本专利技术提供一种抗菌组合物、抗菌组合产品或抗菌涂料，所述抗菌组合物、抗菌组合产品或抗菌涂料包含任一种前述金纳米簇或根据前述制备方法制备的金纳米簇，所述抗菌组合产品优选为试剂盒形式。根据本专利技术的一个实施方案，本专利技术所述抗菌为抗革兰氏阴性菌和/或革兰氏阳性菌。其中，所述革兰氏阴性菌优选选自痢疾杆菌、伤寒杆菌、大肠杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、百日咳杆菌、霍乱弧菌和脑膜炎双球菌中的一种或多种，所述的革兰氏阳性菌优选选自葡萄球菌、链球菌、肺炎双球菌、炭疽杆菌、白喉杆菌和破伤风杆菌中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方案，本专利技术所述耐药的革兰氏阴性菌和/或革兰氏阳性菌即为对相应抗生素产生耐受能力的革兰氏阴性菌和/或革兰氏阳性菌。例如革兰氏阳性耐药菌金黄色葡萄球菌(MRSA)、革兰氏阳性耐药菌链球菌、革兰氏阴性耐药菌抗大肠杆菌(MDRE.coli)或革兰氏阴性耐药菌绿脓杆菌。根据本专利技术的一个实施方案，本专利技术在金纳米簇的制备过程中，通过调节GSH和不同巯基配体的比例，本专利技术第一方面的金纳米簇可以为单一由GSH修饰的金纳米簇(GSH-AuNCs)、GSH与巯基季氨盐的摩尔含量比为1:1的QA1-AuNCs、GSH与巯基季氨盐的摩尔含量比为1:5的QA5-AuNCs、GSH与巯基季氨盐的摩尔含量比为1:10的QA10-AuNCs、、GSH与九聚精氨酸的摩尔含量比为1:1的R91-AuNCs、GSH与九聚精氨酸的摩尔含量比为1:2的R92-AuNCs、GSH与九聚精氨酸的摩尔含量比为1:5的R95-AuNCs、GSH与TAT蛋白的摩尔含量比为1:1的TAT1-AuNCs、GSH与TAT蛋白的摩尔含量比为1:2的TAT2-AuNCs、GSH与TAT蛋白的摩尔含量比为1:5的TAT5-AuNCs、GSH与DAPT的摩尔含量比为1:1的DAPT1-AuNCs、GSH与DAPT的摩尔含量比为1:5的DAPT5-AuNCs或GSH与DAPT的摩尔含量比为1:10的DAPT10-AuNCs。所述金纳米簇大多数在430nm处激发可发出600nm以上的红光和/或呈正电性可以进入细胞和细菌。相对于现有技术，本专利技术所提供的金纳米簇具有简便的制备方法、良好的生物相容性和优秀的抗菌活性。涉及到的制备方法简单，反应条件十分温和(常温、常压、水相以及pH中性附近)，并且可迅速大量制备，有利于所述金纳米簇应用于生物或医学方面。合成的金纳米簇上的配体都是通过化学键连接的，比以前通过配体交换和静电吸附等方法连接的更为紧密，所以金纳米簇会更加稳定，在室温保存一年以上性质并不会发生明显变化。所述金纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有抗菌活性的金纳米簇，其特征在于，所述金纳米簇仅由谷胱甘肽修饰或由谷胱甘肽和巯基配体修饰，所述巯基配体为巯基季氨盐、穿膜肽及其衍生物或巯基嘧啶，金元素和所述谷胱甘肽的摩尔含量比为1.2～2:1，所述金纳米簇的粒径小于2nm，优选地，所述谷胱甘肽和/或所述巯基配体通过原位合成修饰到所述金纳米簇表面，和/或所述谷胱甘肽和/或所述巯基配体通过Au‑S键连接到所述金纳米簇表面。

【技术特征摘要】
1.一种具有抗菌活性的金纳米簇，其特征在于，所述金纳米簇仅由谷胱甘肽修饰或由谷胱甘肽和巯基配体修饰，所述巯基配体为巯基季氨盐、穿膜肽及其衍生物或巯基嘧啶，金元素和所述谷胱甘肽的摩尔含量比为1.2～2:1，所述金纳米簇的粒径小于2nm，优选地，所述谷胱甘肽和/或所述巯基配体通过原位合成修饰到所述金纳米簇表面，和/或所述谷胱甘肽和/或所述巯基配体通过Au-S键连接到所述金纳米簇表面。2.根据权利要求1所述的金纳米簇，其特征在于，所述金纳米簇由谷胱甘肽和巯基配体修饰；优选地，所述巯基配体和所述谷胱甘肽的摩尔含量比为1～10:1，更优选为1:1、2:1、5:1或10:1。3.根据权利要求2所述的金纳米簇，其特征在于，所述巯基季氨盐为长烷烃链季氨盐或代苯环的季氨盐；所述穿膜肽及其衍生物为多聚精氨酸或TAT蛋白，所述多聚精氨酸优选为八到二十个精氨酸组成的短肽，最优选为九聚精氨酸；和/或所述巯基嘧啶为2,4-2氨基-2-巯基嘧啶或2-巯基-4-氨基-6-羟基嘧啶。4.一种权利要求1所述的仅由谷胱甘肽修饰的金纳米簇的制备方法，其特征在于，所述方法包括：(1)按照配比，混合氯金酸和谷胱甘肽得到混合液，(2)恒温加热步骤(1)的混合液得到所述金纳米簇；优选地，所述恒温加热的温度为40～120℃，更优选为50～100℃，最优选为70℃，和/或所述恒温加热的时间为12～48h，优选为18～30h，最优选为24h。5.一种权利要求1至3中任一项所述的由谷胱甘肽和巯基配体修饰的金纳米簇的制备方法，其特征在于，所述方法包括：(a)按照配比，混合氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴宇，谢阳州昀，
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