一种用于抗菌及清除细菌生物膜Zn,Fe-CDs/AgNPs纳米酶的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种用于抗菌及清除细菌生物膜Zn,Fe

【技术实现步骤摘要】
一种用于抗菌及清除细菌生物膜Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料抗菌
，具体为一种用于抗菌及清除细菌生物膜Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]细菌感染对人类健康构成严重威胁，每年在美国造成200多万例疾病和超过23,000例死亡。其中，约80％的人类细菌感染病与活体组织上形成的生物膜有关。在生物膜中， 细菌通过自我合成的的胞外聚合物（extracellular polymeric substance, EPS），其主要由多糖、蛋白质和细胞外脱氧核糖核酸（eDNA）组成。在这种粘性和牢固框架的保护下，生物膜内的细菌对抗生素、宿主免疫防御和环境压力的抗性明显比游离细菌更强。细菌生物膜如果无法完全被根除，往往会导致持续感染，甚至死亡。因此，如何有效清除细菌生物膜是医疗界亟待解决的难题。抗生素作为主要抗菌用药，由于其滥用导致细菌产生耐药性，从而使抗生素疗效大大降低。因此，效果优异的新型抗菌剂越来越受到人们的关注；由于细菌生物膜微环境具有高过氧化氢(H2O2)蓄积、还原性谷胱甘肽(glutathione，GSH)的高表达，乏氧状态与呈现弱酸性(pH近似为5)等特征，可以以此作为抗菌去除生物膜的切入口。纳米酶通过自身具有的类天然酶活性，分解细菌生物膜中各种内源性物质，分别可以催化产生强氧化性活性氧（ROS）自由基裂解细菌核酸、蛋白质和EPS基质中的多糖组分，有效地破坏和消除生物膜。GSH在细菌抗氧化防御系统中起着重要的作用，因为它可以保护细胞组分免受氧化应激诱导的损伤，这在细菌中可以显著削弱拟过氧化酶纳米酶的杀菌作用，为了保证纳米酶的抗菌能力，GSH的损失是必不可少的。研究小组前期制备酵母碳点具有选择性抑制大肠杆菌的效果，存在抗菌范围窄，效果有限的难题。目前纳米酶的缺陷一是酶活低、抗菌效果差；二是纳米酶活性的单一性，影响抗菌效果。如何提高纳米酶活性达到理想抗菌及清除生物膜效果，是纳米酶抗菌研究的重点和难点。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于抗菌及清除细菌生物膜Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶的制备方法，该方法是将Zn,Fe
‑
CDs及其还原的银纳米（AgNPs）与Fe
3+
组成复合纳米酶具有更高的过氧化酶活性，结合模拟谷胱甘肽过氧化酶活性，在过氧化物存在下，产生更多的活性氧（ROS），达到好的抗菌、清除细菌生物膜效果。
[0004]本专利技术Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶的制备方法及其应用，其特征在于，包括以下步骤：（1）Zn,Fe
‑
CDs及Zn
‑
CDs的制备取取0.3
‑
0.5重量份酵母粉、0.1
‑
0.2重量份FeCl3∙
6H2O、0.15
‑
0.25重量份ZnSO4∙
7H2O、40
‑
60重量份去离子水混合后，加入0.1
‑
0.5重量份乙二胺，超声处理20
‑
30min，转入马弗炉200℃烧制24h，冷却至室温后，8000
‑
10000 rpm离心15
‑
20 min，取上清液过0.22μm
滤膜除去大颗粒杂质，得到溶液真空干燥，得到锌、铁掺杂碳点Zn,Fe
‑
CDs；Zn
‑
CDs的制备与Zn,Fe
‑
CDs制备方法完全相同，除了不加Zn,Fe
‑
CDs；（2）Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶的制备将30
‑
40mg Zn,Fe
‑
CDs、50mmol/L H2O
2 45
‑
55μL、20
‑
25mg柠檬酸钠溶于40
‑
60mL超纯水中，再加入AgNO3，AgNO3在混合液中的浓度为10
‑
15mg/mL，搅拌5
‑
10min，即得Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶；（3）Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶的应用将Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶与过氧化物及氯化铁混合，超声处理5
‑
10min，即得；其中Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs与过氧化物及氯化铁的重量比为5:0.1
‑
1:1
‑
5；所述的过氧化物包括过氧化氢、过硫酸纳及过硫酸钾中之一种；所述抗菌及清除细菌生物膜Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶表现为杀死生物膜内细菌，并清除细菌生物膜；当细菌为金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐药大肠杆菌、铜绿假单胞菌耐药菌时，Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶的作用浓度为10
‑
50μg/mL。本专利技术的优点在于：1、采用酵母、ZnCl2及FeCl3制备Zn、Fe掺杂碳点（Zn,Fe
‑
CDs），以Zn,Fe
‑
CDs为模板及还原剂制备银纳米碳点复合物（Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs），其中，Zn,Fe
‑
CDs及AgNPs都具有抗菌活性，Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs复合物协同抗菌能力增强；同时Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs具有的具有拟过氧化酶活性纳米酶活性在加入Fe
3+
后，得到进一步增强，利用其超强的过氧化酶活性产生的活性氧（ROS）及Zn,Fe
‑
CDs和AgNPs内在的抗菌作用，Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs能够对革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌产生广谱杀菌作用，同时对细菌产生的生物膜有较好的清除作用；2、Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs具有拟过氧化酶及谷胱甘肽过氧化酶活性双重纳米酶活性，拟过氧化酶产生
·
OH，谷胱甘肽过氧化酶引发谷胱甘肽氧化，进而增强了纳米酶的抗菌活性；体系强抗菌来自于纳米酶的过氧化酶活性及拟Fenton反应，产生更多的ROS，破坏细胞膜及降解生物膜胞外聚合物（EPS），进而破坏生物膜结构，达到抗菌及清除生物膜效果；3、利用Fe
3+
增强Zn,Fe
‑
CDs过氧化酶活性，Zn
‑
CDs强的荧光强度，分别应用于抗菌及细菌荧光标记；4、将该纳米酶抗菌剂应用到皮肤伤口用药，能快达到体内体外杀菌，消除和破坏生物膜，以及促进皮肤伤口愈合的用药效果，且对伤口无刺激、安全、无毒副作用。
附图说明
[0005]图1为实施例1合成Zn,Fe
‑
CDs本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抗菌及清除细菌生物膜Zn,Fe
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CDs/AgNPs纳米酶的制备方法及其应用，其特征在于，包括以下步骤：（1）Zn,Fe
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CDs及Zn
‑
CDs的制备取0.3
‑
0.5重量份酵母粉、0.1
‑
0.2重量份FeCl3∙
6H2O、0.15
‑
0.25重量份ZnSO4∙
7H2O、40
‑
60重量份去离子水混合后，加入0.1
‑
0.5重量份乙二胺，超声处理20
‑
30min，转入马弗炉200℃烧制24h，冷却至室温后，8000
‑
10000 rpm离心15
‑
20 min，取上清液过0.22μm滤膜除去大颗粒杂质，得到溶液真空干燥，得到锌、铁掺杂碳点Zn,Fe
‑
CDs；Zn
‑
CDs的制备与Zn,Fe
‑
CDs制备方法完全相同，除了不加Zn,Fe
‑
CDs；（2）Zn,Fe
‑
CDs/AgNPs纳米酶的制备将30
‑
40mg Zn,Fe
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CDs、50mmol/L H2O
2 45
‑
55μL、20
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25mg柠檬酸钠溶于40
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚玲，李秋兰，杨德志，
申请(专利权)人：云南伦扬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：