一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料及其制备方法，属于高分子纳米材料以及催化药物技术领域。本发明专利技术制备的过氧化物拟酶用高分子纳米材料为三价铁离子掺杂型聚吡啶高分子纳米材料，可催化低浓度过氧化氢产生大量活性氧物质(ROS)，并且本发明专利技术的过氧化物拟酶用高分子纳米材料还可以在近红外光的照射下进一步提高ROS的产生，而且本发明专利技术的过氧化物拟酶用高分子纳米材料可以与谷胱甘肽(GSH)发生氧化还原反应，降低谷胱甘肽含量，减少活性氧物质(ROS)的损失，实现协同，达到理想的抗菌效果。

A polymer nanomaterial for peroxidase and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料及其制备方法
本专利技术属于高分子纳米材料以及催化药物
，具体是一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料及其制备方法。
技术介绍
天然酶的一些固有缺陷如易变性、成本高等，大大限制了其在生物医学、食品安全以及环境保护等领域的实际应用。因此，利用生物或化学方法模拟天然酶不仅具有重要的科学意义，而且具有巨大的实际应用价值。近年来，随着纳米科学的飞速发展，研究者发现某些纳米材料本身就具有内在的模拟某些生物酶催化活性的能力，因此它们被称之为纳米酶。纳米酶的发现改变了以往人们关于无机纳米材料是一种生物惰性物质的传统观念，揭示了纳米材料内在的生物效应及新特性，丰富了模拟酶的研究，也大大拓展了纳米材料的应用范围。与天然酶或者传统的模拟酶相比，纳米模拟酶既是一种酶，又是一类纳米材料，因此它们除了具有类似酶的催化性能之外，还具有纳米材料本身的物理和化学特性(如光、电、磁等)，是一类双功能甚至多功能的纳米材料，而且有着大的比表面积，更易于进行化学修饰。因此，近几年来，纳米酶在生物医学等领域受到了研究人员的极大关注。对于过氧化物的催化在医药卫生等领域应用十分广泛，但天然过氧化物酶价格不菲且对于使用条件要求也比较高。在纳米技术的推动下，多功能纳米材料如包括V2O5、石墨烯量子点等在内的金属纳米结构、金属硫化物/氧化物或其纳米复合材料、功能化聚合物和碳纳米材料具有过氧化物酶模拟能力。基于其具有过氧化物酶模拟能力，可以尝试将过氧化物拟酶应用于抗菌领域。据报道，包括V2O5、和石墨烯量子点在内的纳米材料具有过氧化物酶模拟能力，可用于协助H2O2进行抗菌应用。例如，石墨烯量子点能够催化低浓度的H2O2产生羟基自由基(·OH)，其具有比H2O2更高的抗菌活性，同时避免较高浓度H2O2的毒性。更重要的是，与天然酶相反，过氧化物酶样纳米材料可以防止蛋白质变性或蛋白酶消化。但不幸的是，过氧化物酶样纳米材料的进一步应用仍然受到以下限制：(1)许多报道的过氧化物酶样纳米材料的内在生物毒性仍然是最重要的问题之一；(2)据报道，基于纳米材料的单一模式抗菌过程难以高效地完全消除耐药菌。多种抗菌药物联合治疗模式成为提高抗菌效率的有效途径，可能诱导有效的协同效应。因此，探索具有多重抗菌能力的新型生物相容性过氧化物酶样纳米材料具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料，其特征在于，所述提过氧化物拟酶用高分子纳米材料主要包括以下重量份数的原料组分：32～50份三氯化铁和10～12份3,4-二氨基吡啶。作为优化，所述过氧化物拟酶用高分子纳米材料的粒径为5nm～200nm，水体系的电势为+10.0mV～+80.0mV，平均分子量为12.0kDa～25.0kDa，优选为12.0kDa-18.0kDa。作为优化，所述3,4-二氨基吡啶为单分子晶体。作为优化，一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料的制备方法主要包括以下制备步骤：(1)使用三氯化铁晶体和水，配制三氯化铁的水溶液；(2)将三氯化铁水溶液与3,4-二氨基吡啶混合，形成混合溶液，反应，除杂；(3)对步骤(2)所得物质进行指标检测。作为优化，一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料的制备方法主要包括以下制备步骤：(1)将三氯化铁晶体和水混合，配制三氯化铁的水溶液；(2)将三氯化铁水溶液与3,4-二氨基吡啶混合，形成混合溶液，然后在搅拌加热至37℃的条件下反应24小时，再将反应溶液置于分子量为12.0kDa的透析袋中透析24小时；(3)对步骤(2)所得物质进行指标检测。作为优化，所述三氯化铁与水的摩尔比为0.1～2.0，优选为0.1～1.0。作为优化，所述三氯化铁与3,4-二氨基吡啶的摩尔比为1.0～20.0，优选为2.0～10.0。作为优化，所述过氧化物拟酶用高分子纳米材料可应用于抗菌领域，优选为外创伤抗菌治疗。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术中，一方面，过氧化物拟酶用高分子纳米材料可以催化有机体环境(如细菌)中的过氧化氢产生大量活性氧物质(ROS)，从而达到杀死细菌的作用；另一方面，离子掺杂型聚吡啶高分子纳米材料还能与谷胱甘肽发生反应，降低谷胱甘肽在细菌内的含量水平，从而减少了谷胱甘肽对活性氧物质的消耗，产生更多更有效的活性氧物质，达到增强抗菌治疗的效果。(2)本专利技术中，过氧化物拟酶用高分子纳米材料在近红外光作用下具有更强的催化效果。在近红外光的照射下，过氧化物拟酶用高分子纳米材料会加速催化过氧化氢产生更多的活性氧物质，实现内外协同，达到非常好的杀菌治疗效果。(3)本专利技术中，过氧化物拟酶用高分子纳米材料的形貌非常均一，同时材料还具有很好的生物相容性。(4)本专利技术中过氧化物拟酶用高分子纳米材料具有良好的稳定性，便于存放，且价格低廉可大量制备。附图说明图1为本专利技术实施例1中制备的过氧化物拟酶用高分子纳米材料的透射电镜图；图2为本专利技术实施例1中制备的过氧化物拟酶用高分子纳米材料的X射线能谱图；图3为本专利技术实施例1中制备的过氧化物拟酶用高分子纳米材料的红外光谱图；图4为本专利技术实施例1中制备的过氧化物拟酶用高分子纳米材料动力学机制检测效果图；图5为本专利技术实施例1中制备的过氧化物拟酶用高分子纳米材料作为过氧化物拟酶的的催化效果图；图6为空白、单纯过氧化氢、单纯铁离子掺杂型聚吡啶高分子纳米材料、单纯近红外光、过氧化氢与铁离子掺杂型聚吡啶高分子纳米材料、铁离子掺杂型聚吡啶高分子纳米材料加过氧化氢加近红外光对活性氧物质影响的荧光增强对比图，其中Fe-PDAP代表铁离子掺杂型聚吡啶高分子纳米材料、TA代表可以与活性氧物质结合的荧光物质、NIR代表近红外光；图7为不同浓度的实施例1制备得到的过氧化物拟酶用高分子纳米材料与谷胱甘肽作用效果图图8为本专利技术实施例1中制备的过氧化物拟酶用高分子纳米材料对大肠杆菌活力的影响图；图9为实本专利技术实施例1中这制备的过氧化物拟酶用高分子纳米材料与过氧化氢和近红外光协同杀菌效果图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料，主要包括以下重量份数的原料组分：35份三氯化铁和12份3,4-二氨基吡啶。一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料的制备方法，所述过氧化物拟酶用高分子纳米材料的制备方法的制备方法主要包括以下制备步骤：(1)称取20mmoL三氯化铁溶于100mL，于转速为280r/min的条件下，搅拌混合30min后，配制三氯化铁的水溶液；(2)将三氯化铁水溶液与3,4-二氨基吡啶混合，形成混合溶液，然后在搅拌加热至37℃的条件下反应24小时，再将反应溶液置于分子量为12.0kDa的透析袋中透析24小时；(3)对步骤(2)所得物质进行指标检测。作为优化，三氯化铁与3,4-二氨基吡啶的摩尔比为4.0。作为优化，过氧化物拟酶用高分子纳米材料可应用于抗菌领域，优选为外创伤抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料，其特征在于，所述提过氧化物拟酶用高分子纳米材料主要包括以下重量份数的原料组分：32～50份三氯化铁和10～12份3,4‑二氨基吡啶。

【技术特征摘要】
1.一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料，其特征在于，所述提过氧化物拟酶用高分子纳米材料主要包括以下重量份数的原料组分：32～50份三氯化铁和10～12份3,4-二氨基吡啶。2.根据权利要求1所述的一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料，其特征在于，所述过氧化物拟酶用高分子纳米材料的粒径为5nm～200nm，过氧化物拟酶用高分子纳米材料导电水体系的电势为+10.0mV～+80.0mV，过氧化物拟酶用高分子纳米材料导电水体系的平均分子量为12.0kDa～25.0kDa，优选为12.0kDa-18.0kDa。3.根据权利要求2所述的一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料，其特征在于，所述3,4-二氨基吡啶为单分子晶体。4.一种过氧化物拟酶用高分子纳米材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：(1)使用三氯化铁晶体和水，配制三氯化铁的水溶液；(2)将三氯化铁水溶液与3,4-二氨基吡啶混合，形成混合溶液，反应，除杂；(3)对步骤(2)所得物...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍媛，华玉胜，赵志刚，
申请(专利权)人：西南民族大学，
类型：发明
国别省市：四川,51