一种复合材料、其制备方法和在治疗泛耐药性鲍曼不动杆菌引起的深部组织感染中的应用技术

本发明专利技术提供了一种复合材料、其制备方法和在治疗泛耐药性鲍曼不动杆菌引起的深部组织感染中的应用。所述复合材料包括稀土掺杂的上转换纳米颗粒、修饰剂和光敏剂，结合了稀土掺杂的上转换纳米颗粒与光动力抗菌化学疗法的优势，弥补了传统光敏剂激发波长在可见光范围而造成的组织穿透性差的缺陷，可有效地治疗深部组织内的细菌或真菌感染，特别是泛耐药性鲍曼不动杆菌引起的感染。曼不动杆菌引起的感染。曼不动杆菌引起的感染。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料、其制备方法和在治疗泛耐药性鲍曼不动杆菌引起的深部组织感染中的应用


[0001]本专利技术属于上转换纳米颗粒
，特别涉及一种复合材料、其制备方法和在治疗泛耐药性鲍曼不动杆菌引起的深部组织感染中的应用。

技术介绍

[0002]鲍曼不动杆菌是医院感染的重要病原菌，主要危害重症患者，可引起呼吸道感染、败血症、泌尿系感染、继发性脑膜炎等。近年来，鲍曼不动杆菌引起的感染日益增多，由于其在染色体上存在天生耐药基因并且具有很强的从外界吸收耐药基因的能力，因此，鲍曼不动杆菌耐药性的发展速度十分之快，已经出现了广泛性耐药的鲍曼不动杆菌。因此，迫切地需要研制出新的抗菌剂或抗菌方法来对抗这种细菌引起的感染。
[0003]光动力抗菌化学疗法的发展让我们看到了新的希望。光动力抗菌的基本原理是：光敏剂在接收特定波长的光激发后与附近的氧气发生反应产生活性氧，进而破坏细菌的基本结构，导致细菌死亡。但是，目前所应用的光敏剂的激发波长大多在可见光范围内，可见光的波长较短，且生物体的一些组分如：黑色素、血红蛋白等对可见光有较高吸收和散射，导致可见光的组织穿透性较差。而鲍曼不动杆菌主要感染患有严重外伤、烧伤或经历过外科手术和介入治疗的患者，因此，鲍曼不动杆菌主要定植在感染宿主较深部的组织内。光敏剂激发光的组织穿透力差限制了光敏剂在泛耐药性鲍曼不动杆菌引起的深部组织感染中的应用。

技术实现思路

[0004]为了改善现有技术的不足，本专利技术提供一种稀土掺杂的上转换纳米颗粒光敏剂复合材料、其制备方法和在治疗细菌或真菌感染，例如鲍曼不动杆菌特别是泛耐药性鲍曼不动杆菌引起的深部组织感染中的应用。稀土掺杂的上转换纳米颗粒(up-conversion nanoparticles,UCNPs)由于其独特的发光特性在生物医学研究中被广泛使用，稀土掺杂的上转换纳米颗粒能够在能量较低的长波辐射光的激发下发射出能量较高的短波辐射光。因此，基于所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒和光敏剂的复合材料兼具上转换功能和光动力作用，可以很好地解决传统光动力抗菌疗法中激发光的组织穿透性差的问题，可有效地治疗细菌或真菌感染，例如泛耐药性鲍曼不动杆菌引起的深部组织感染。所述复合材料在近红外光的激发下可以将980nm波长的光转换成668nm波长和550nm波长的光，而550nm波长的光可以激活光敏剂孟加拉玫瑰红(rose bengal,RB)产生大量的活性氧(ROS)，或者668nm波长的光可以激活光敏剂酞菁产生大量的活性氧，达到杀死目标细菌或真菌的目的。
[0005]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种复合材料，其包括稀土掺杂的上转换纳米颗粒、修饰剂和光敏剂，所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒表面通过配位作用连接修饰剂，所述光敏剂通过静电相互作用吸附到连接有修饰剂的稀土掺杂的上转换纳米颗粒表面。
[0007]根据本专利技术，所述复合材料具有核壳结构，所述核包括稀土掺杂的上转换纳米颗粒，所述壳包括修饰剂和光敏剂，所述壳包覆在所述核外表面。
[0008]根据本专利技术，所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒为实心结构。
[0009]根据本专利技术，所述光敏剂通过其表面的负电荷与稀土掺杂的上转换纳米颗粒表面的正电荷之间的静电相互作用而被吸附到连接有修饰剂的稀土掺杂的上转换纳米颗粒表面。光敏剂可以位于修饰剂层内，也可以位于修饰剂层外表面，或者两者兼有。
[0010]根据本专利技术，所述修饰剂的引入可以增加稀土掺杂的上转换纳米颗粒的水溶性和生物相容性。
[0011]根据本专利技术，所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒的化学式为AREF4:Yb,Er；其中，A为碱金属元素，选自锂(Li)、钠(Na)和钾(K)中的一种；RE为稀土元素，选自钇(Y)、钪(Sc)、镧(La)、钆(Gd)和镥(Lu)中的一种。例如，A为Na或Li，RE为Y和Gd中的一种。示例性地，所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒的化学式为LiYF4:Yb,Er。
[0012]其中，在所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒中，AREF4为基质，镱离子(Yb
3+
)为敏化剂，铒离子(Er
3+
)为激活剂。
[0013]根据本专利技术，所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒的粒径可以为10-100nm，例如15-80nm，20-60nm。
[0014]根据本专利技术，所述修饰剂可以选自高分子聚合物型有机配体，例如选自聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone，PVP)、壳聚糖、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚乙二醇等中的一种、两种或更多种。
[0015]根据本专利技术，所述复合材料中修饰剂的用量没有特别的限定，可依据对稀土掺杂的上转换纳米颗粒的水溶性和/或生物相容性的需求而调整。
[0016]根据本专利技术，所述光敏剂是能够吸收稀土掺杂的上转换纳米颗粒在近红外光照射下发出的可见光而产生单线态氧的光敏剂。优选地，选自酞菁或者孟加拉玫瑰红，其中，所述酞菁可以在668nm波长的激发光下被激发，所述孟加拉玫瑰红可以在550nm波长的激发光下被激发。
[0017]根据本专利技术，所述复合材料中光敏剂的负载率为0.1-5wt％(即重量百分比)，例如0.3-4wt％，0.5-3wt％，0.7-2wt％，例如，0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.4wt％、1.6wt％或1.8wt％。所述光敏剂的负载率是指光敏剂在所述复合材料中的重量百分比，其可以通过一定波长下的吸光值计算而得到，或者通过紫外可见吸收谱计算而得，例如测试550nm波长下的吸光值，可以测试得到孟加拉玫瑰红的负载率，还例如测试668nm波长下的吸光值，可以测试得到酞菁的负载率。
[0018]根据本专利技术，所述复合材料中的稀土掺杂的上转换纳米颗粒与光敏剂之间的能量传递主要时通过荧光共振能量转移的方式，传递效率为31.11％。以下面实施例1中制备的复合材料UCNPs-PVP-RB为例，从荧光寿命的变化计算得到，计算公式为η＝1-τ1/τ0，其中τ1、τ0分别为UCNPs-PVP-RB和UCNPs中Er离子4S
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能级的荧光寿命。
[0019]根据本专利技术，所述复合材料的粒径可以为10-150nm，例如15-120nm，20-100nm，20-80nm，20-60nm。
[0020]根据本专利技术，所述复合材料的ζ-电势大小可以为-10-50mV，例如10-30mV，15-25mV，如23.1mV。
[0021]根据本专利技术，所述复合材料可以在近红外光的激发下将980nm波长的光转换成550nm波长的光，这是由Er离子的4S
3/2
→4I
15/2
之间的能级跃迁产生的，与RB在550nm波长处吸收刚好匹配。因此，在980nm的光照下，稀土掺杂的上转换纳米颗粒将550nm波长的光传递给RB，而被激活的RB进一步与周围的氧气发生反应产生了大量的活性氧(ROS)，进而快速地氧化蛋白质、核酸等生物分子从而有效地杀死目标细菌。
[0022]同理，所述复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其包括稀土掺杂的上转换纳米颗粒、修饰剂和光敏剂，所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒表面通过配位作用连接修饰剂，所述光敏剂通过静电相互作用吸附到连接有修饰剂的稀土掺杂的上转换纳米颗粒表面。2.根据权利要求1所述的复合材料，其具有核壳结构，所述核包括稀土掺杂的上转换纳米颗粒，所述壳包括修饰剂和光敏剂，所述壳包覆在所述核外表面。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其中所述光敏剂通过其表面的负电荷与稀土掺杂的上转换纳米颗粒表面的正电荷之间的静电相互作用而被吸附到连接有修饰剂的稀土掺杂的上转换纳米颗粒表面；优选地，所述光敏剂位于修饰剂层内，或者位于修饰剂层的外表面，或者两者兼有。4.根据权利要求1-3任一项所述的复合材料，其中所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒的化学式为AREF4:Yb,Er；其中，A为碱金属元素，选自锂(Li)、钠(Na)和钾(K)中的一种；RE为稀土元素，选自钇(Y)、钪(Sc)、镧(La)、钆(Gd)和镥(Lu)中的一种；优选地，A为Na或Li，RE为Y和Gd中的一种；优选地，所述稀土掺杂的上转换纳米颗粒的化学式为LiYF4:Yb,Er。5.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料，其中所述修饰剂可以选自高分子聚合物型有机配体，例如选自聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸和聚乙二醇中的一种、两种或更多种；优选地，所述光敏剂是能够吸收稀土掺杂的上转换纳米颗粒在近红外光照射下发出的可见光而产生单线态...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卓，刘雯珍，宋晓荣，陈学元，张宇翔，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：