一种噬菌体及其在制备灭活细菌的光动力制剂中的应用制造技术

本发明专利技术公开一种噬菌体及其在制备灭活细菌的光动力制剂中的应用，涉及纳米新材料技术领域。所述噬菌体的表面通过弱相互作用连接有光敏剂，所述弱相互作用可以为静电相互作用或亲疏水相互作用，通过噬菌体与细菌之间的特异性相互作用，使光敏剂可以特异性靶向某种细菌，本发明专利技术还公开了所述光敏剂附着的噬菌体可以应用于制备灭活细菌的光动力制剂中。

A bacteriophage and its application in the preparation of photodynamic agents for inactivated bacteria

【技术实现步骤摘要】
一种噬菌体及其在制备灭活细菌的光动力制剂中的应用
本专利技术涉及纳米新材料
更具体地，涉及一种噬菌体及其在制备灭活细菌的光动力制剂中的应用。
技术介绍
细菌感染对人类健康造成严重的威胁，抗生素的滥用引起的细菌耐药性产生使这一问题变得愈发严重。由于非侵入性、高的时空选择性等特点，光动力杀菌引起了广泛的关注。光动力杀菌由光敏剂、光源和氧气三部分组成，这三种组分在单独存在下都是无毒的。光敏剂在光源照射下可以将能量或电子传递给氧气，从而能够产生活性氧物质，如单线态氧(1O2)，超氧化物阴离子(O2·-)和羟基自由基(·OH)等。活性氧物质具有高度的氧化性，可以对许多重要的生物分子，如磷脂双分子层，蛋白，DNA等，形成不可逆的损伤。因此光动力治疗可以有效的杀死细菌，包括耐药菌。与此同时，光动力杀菌也不易使细菌产生耐药性。但光敏剂通常对细菌缺少靶向性，这会对正常哺乳动物细胞造成严重的副作用。相比于革兰氏阳性菌，革兰氏阴性菌外膜的存在使光动力杀菌效果大大减弱。使光敏剂特异性靶向细菌，是光动力杀菌中一个关键问题。通常的方法包括：用纳米载体如，聚合物或MOF等，包裹光敏剂，通过刺激响应性使其在特定位点释放(MaoD,etal.Metal–Organic-Framework-assistedinvivobacterialmetaboliclabelingandpreciseantibacterialtherapy.[J]AdvMater2018,2018,1706831.)。该方法使用的载体可能会由于不可降解等原因使其生物安全性下降。另一种方法是将靶向细菌的链段，如糖、多肽等，与光敏剂进行共价交联，使其靶向细菌(XiaoF,etal.Pathogen-specificpolymericantimicrobialswithsignificantmembranedisruptionandenhancedphotodynamicdamagetoinhibithighlyopportunisticbacteria.[J]ACSNano2019,13,1511.)。该方法制备步骤相对复杂，且化学合成中有机溶剂的引入也会增加其生物毒性。噬菌体(phage)是侵袭细菌的病毒，其主要成分为蛋白质和核酸，具有生物安全性，对人和动物无毒。自然界中噬菌体存在广泛，容易获取。由于噬菌体的吸附器官和受体菌表面受体分子具有互补性，噬菌体有严格的宿主特异性。在本专利中，我们通过弱相互作用将光敏剂吸附于靶向革兰氏阴性菌的噬菌体表面，如M13等。通过噬菌体与细菌之间的特异性相互作用，使光敏剂可以特异性靶向某种细菌。相比之前报道的方法，该方法靶向性强，简单易行，生物安全性高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过光动力疗法杀灭细菌的噬菌体。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种光敏剂附着的噬菌体，所述噬菌体的表面通过弱相互作用连接有光敏剂。此外，优选的方案是，所述弱相互作用为静电相互作用或亲疏水相互作用。此外，优选的方案是，所述噬菌体为靶向革兰氏阴性菌的噬菌体；此外，优选的方案是，所述噬菌体为M13噬菌体、T1-T7噬菌体中的任意一种。此外，优选的方案是，所述噬菌体为靶向大肠杆菌E.coli的噬菌体。此外，优选的方案是，所述光敏剂为卟啉类光敏剂、酞菁类光敏剂、卟吩类光敏剂和聚集诱导发光性质光敏剂中的任意一种；此外，优选的方案是，所述聚集诱导发光性质光敏剂为TPE基光敏剂；此外，优选的方案是，所述卟啉类光敏剂为血卟啉、Photofrin或Photogem；此外，优选的方案是，所述酞菁类光敏剂为ZnPc、Photosens、Pc4或CGP55847；此外，优选的方案是，所述卟吩类光敏剂为Ce6、Foscan、Aptocine或Laserphyrin。此外，优选的方案是，当所述光敏剂为带正电的光敏剂时，所述光敏剂附着的噬菌体的制备方法包括以下步骤：将噬菌体与带正电的光敏剂相混合，通过静电相互作用得到外表面吸附有光敏剂的噬菌体。此外，优选的方案是，当所述的光敏剂为疏水的光敏剂时，所述光敏剂附着的噬菌体的制备方法包括以下步骤：在噬菌体表面修饰温敏性疏水分子；将修饰有温敏性疏水分子的噬菌体与疏水的光敏剂相混合，调节温度至温敏性疏水分子的相转变温度，使温敏性疏水分子由亲水转变为疏水，包裹所述光敏剂。此外，优选的方案是，所述温敏性疏水分子为类弹性蛋白ELP；噬菌体与光敏剂相混合时，调节温度至37℃。此外，优选的方案是，所述噬菌体和光敏剂按照物质的量之比为1:0.5-1:50的比例混合。本专利技术还提供如上所述的噬菌体在制备灭活细菌的光动力制剂中的应用。本专利技术的有益效果如下：本专利通过弱相互作用将光敏剂吸附于可靶向细菌的噬菌体表面，通过噬菌体与细菌之间的特异性相互作用，使光敏剂可以特异性靶向某种细菌，进而通过光动力疗法进行高效杀菌。与现有技术相比，该方法的靶向性强，简单易行，生物安全性高，灭菌效果好。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术实施例1中噬菌体M13的TEM电镜图。图2示出本专利技术试验例1中E.coli经过TPE-Pt-MC@M13处理后的SEM电镜图。具体实施方式现有技术的光动力杀菌中由于光敏剂缺少靶向性，对正常哺乳动物细胞会造成严重的副作用；且相比于革兰氏阳性菌，革兰氏阴性菌外膜的存在使光动力杀菌的效果大大降低。若将光敏剂包裹在载体中，如聚合物或MOF，通过刺激响应性特定位点释放光敏剂，该方法使用的载体生物安全性低，不易降解；若在光敏剂表面接枝靶向细菌的链段，如糖或多肽等，增强光敏剂对细菌的靶向性，该方法步骤复杂，且化学合成过程中引入有机溶剂会使生物安全性降低。基于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种光敏剂附着的噬菌体，所述噬菌体的表面通过弱相互作用连接有光敏剂，利用噬菌体与细菌之间强特异性相互作用，使光敏剂获得靶向细菌的能力。本专利技术中优选地，所述弱相互作用为静电相互作用或亲疏水相互作用。这两种弱相互作用的形成过程简单易行，且能有效地将光敏剂附着在噬菌体的表面，使噬菌体可以通过光动力疗法有效地杀灭细菌，在此自组装过程中，并不会引入额外的化学合成有机溶剂，不会产生生物毒性。本领域技术人员在实际操作过程中，也可以利用本专利技术提供的设计思路，根据光敏剂和噬菌体的具体类型，采用金属配位作用、主客体相互作用、受体配体相互作用等其他弱相互作用的种类。相比于革兰氏阳性菌，革兰氏阴性菌外膜的存在使光动力杀菌的效果大大降低。本专利技术中优选地，所述噬菌体为靶向革兰氏阴性菌的噬菌体，进一步地，所述噬菌体为靶向大肠杆菌E.coli的噬菌体；所述噬菌体为M13噬菌体、T1-T7噬菌体中的任意一种。本专利技术优选的实施方式中，所述光敏剂为卟啉类光敏剂、酞菁类光敏剂、卟吩类光敏剂和聚集诱导发光性质光敏剂中的任意一种。聚集诱导发光性质光敏剂中的TPE-Pt-MC本身带有正电荷，其可以通过静电相互作用附着于噬菌体的表面，该方法步骤简单，无额外有机溶剂的添加，不会产生副作用。优选地，所述聚集诱导发光性质光敏剂为TPE基光敏剂，如TPE-Pt-MC；所述卟啉类光敏剂为血卟啉、Photofrin或Photogem；所述酞菁类光敏剂为ZnPc、Phot本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光敏剂附着的噬菌体，其特征在于，所述噬菌体的表面通过弱相互作用连接有光敏剂。

【技术特征摘要】
1.一种光敏剂附着的噬菌体，其特征在于，所述噬菌体的表面通过弱相互作用连接有光敏剂。2.根据权利要求1所述的噬菌体，其特征在于，所述弱相互作用为静电相互作用或亲疏水相互作用。3.根据权利要求1所述的噬菌体，其特征在于，所述噬菌体为靶向革兰氏阴性菌的噬菌体；优选地，所述噬菌体为M13噬菌体、T1-T7噬菌体中的任意一种。4.根据权利要求1所述的噬菌体，其特征在于，所述噬菌体为靶向大肠杆菌E.coli的噬菌体。5.根据权利要求1所述的噬菌体，其特征在于，所述光敏剂为卟啉类光敏剂、酞菁类光敏剂、卟吩类光敏剂和聚集诱导发光性质光敏剂中的任意一种；优选地，所述聚集诱导发光性质光敏剂为TPE基光敏剂；优选地，所述卟啉类光敏剂为血卟啉、Photofrin或Photogem；优选地，所述酞菁类光敏剂为ZnPc、Photosens、Pc4或CGP55847；优选地，所述卟吩类光敏剂为Ce6、Foscan、Ap...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛忠伟，田野，高偲嘉，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11