一种酸敏抑菌材料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种酸敏抑菌材料及其制备方法和应用，属于医药材料领域。该材料是ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种酸敏抑菌材料及其制备方法和应用


[0001]本申请属于医药材料
，具体涉及一种酸敏抑菌材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]细菌感染导致伤口愈合缓慢一直是备受关注、亟待解决的难题，特别是抗生素治疗后引发的细菌耐药性问题。当前阶段，抗生素依旧在抗菌领域发挥着不可或缺的作用。但是由于抗生素的滥用，导致细菌产生生物被膜，阻止了抗生素进入细胞，使细菌产生耐药性，严重威胁着生命健康安全。统计表明，根据现在抗生素的研发速度和耐药菌的产生速度来看，50年后将无抗生素可用。因此，开发新型抗菌剂来逆转抗生素的耐药性迫在眉睫。抗菌肽(AP)具有广谱抗菌活性，尺寸小、易代谢和优异的生物相容性使其成为具有吸引力的潜在抗生素替代治疗药物。
[0003]抗菌肽(AP)，又称宿主防御肽，具有广泛的来源和多种功能，如保护宿主免受细菌感染。抗菌肽被人类首次发现是在20世纪80年代初，它由生物体产生，是一种可以有效抑制或杀灭细菌、真菌、寄生虫、病毒和肿瘤细胞的小分子多肽类物质，具有良好的热稳定性、高效广谱抗菌活性、强碱性等特点，还具有抗感染等生物活性。不仅如此，抗菌肽是保护宿主免受病原体入侵的重要免疫调节分子。与传统抗生素通过破坏细胞包膜、中断DNA复制或蛋白质合成过程相比，一些AP已被证明具有非特异性靶点的多种作用模式，并且不太容易产生耐药性，因为它从膜损伤到与细胞内靶点的相互作用等拥有多种作用机制。因此，抗菌肽被认为是一种对抗日益增加的耐药病原体很有前途的治疗选择。不同抗菌肽的氨基酸序列和结构明显不同，但它们都具有两亲性结构，可与其他化合物结合。因此，它们很容易与细菌细胞膜上的负电荷成分相互作用，并整合到脂质双分子层中。然而，其稳定性差是大量常见的抗菌肽抗菌治疗临床发展的主要障碍之一，由于抗菌肽半衰期短，对健康细胞具有相对毒性，若想提高其抗菌活性减少不必要的消耗，靶向传递是必要的。在治疗和诊断方法中有效利用纳米级抗菌肽是诱导和维持其功能构象的一种策略。

技术实现思路

[0004]1.要解决的问题
[0005]本申请针对抗菌肽生物相容性较差、稳定性较差易失活和对健康细胞具有相对毒性等问题之一，以及其在应用中抑菌效果不显著等问题，提供了一种酸敏抑菌材料及其制备方法和应用，该抑菌材料是利用化学动力学抑菌材料中空介孔二氧化锰(MnO2)对抗菌肽进行纳米化修饰改造，使其达到联合抗菌的治疗效果，最后在其表面形成金属
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有机骨架(ZIF
‑
8)，使其能够靶向细菌微环境，并将其应用于逆转耐药菌耐药性和促进伤口愈合研究，是生物相容性好、稳定性高的高效抑菌、止血和促进伤口愈合材料。
[0006]2.技术方案
[0007]为了解决上述问题，本申请所采用的技术方案如下：
[0008]本申请提供了一种酸敏抑菌材料AP
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MnO2@ZIF
‑
8，该材料包括类沸石咪唑骨架(ZIF
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8)、中空介孔二氧化锰纳米球(MnO2)和抗菌肽(AP)，其中二氧化锰纳米球为中空介孔核壳结构，通过配位键键合及静电吸附的方式对抗菌肽进行纳米化改造，ZIF
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8包裹被二氧化锰纳米球修饰的抗菌肽。在该酸敏抑菌材料AP
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MnO2@ZIF
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8及其使用过程中，可以发挥各种材料自身的优势及其联合抗菌的优势：
[0009]类沸石咪唑骨架(ZIF
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8)，作为一种典型的尺寸可调的金属
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有机框架材料，经济易得；具有极高的药物包载率；在酸性环境中可降解，用ZIF
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8包裹被抗菌肽修饰的二氧化锰纳米球，在生物被膜微酸环境下靶向释放药物，不仅能提高药物的稳定性和降低药物用量，还能克服APs和MnO2的疏水性和稳定性差的问题，降低抗菌肽和二氧化锰纳米球的相对毒性；
[0010]中空介孔二氧化锰纳米球(MnO2)，具有独特的物理和化学性质，如大的表面积和多种氧化态，二氧化锰也可作为多相Fenton催化剂的有效材料，外源二氧化锰纳米颗粒一方面可以消耗细胞内谷胱甘肽(GSH)，削弱细胞抗氧化防御系统的抗氧化能力，引起氧化应激，高氧化应激状态的细胞联合APs可有效提高治疗效率；另一方面MnO2与谷胱甘肽(GSH)反应生成的Mn
2+
可以发生类芬顿反应(Fenton
‑
like reaction)，通过与细胞内源性代谢物(如H2O2和H2O2/H
+
)反应，在细胞内产生大量
·
OH，增强ROS介导的细胞凋亡能力，从而实现自增强化学动力治疗(CDT)；再一方面，二氧化锰与抗菌肽的结合可以解决二氧化锰生物相容性差的问题，中空介孔二氧化锰比传统球形二氧化锰具有更多的结合位点，在本申请中，选择用氮锰配位键将MnO2与APs连接，以解决抗菌肽稳定性差和二氧化锰生物相容性差的问题；而且还原产物Mn
2+
容易被肝、肾排出，解决了器官堆积和生物安全问题；
[0011]抗菌肽(Aps)可以穿透生物膜和细胞膜，逆转耐药细菌的耐药性，带正电的AP与带负电的细胞膜结合，并将AP的长碳链插入细胞膜，从而导致细胞裂解，细胞损伤导致更多MnO2进入细胞产生活性氧(reactive oxygen species，ROS)，增强APs和CDT的作用。
[0012]进一步地，上述一种抑菌材料AP
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MnO2@ZIF
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8中，二氧化锰纳米球与抗菌肽的重量比为(40～60)：(60～40)。
[0013]进一步地，上述一种抑菌材料AP
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MnO2@ZIF
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8中，抗菌肽AP的氨基酸序列为RRRWWWWV，该抗菌肽由四个疏水的精氨酸和一个疏水的缬氨酸组成，由疏水性氨基酸组成的多肽可以在生物体内大量聚集形成以一个线性结构，对于细胞膜有很好的穿透性，以此来达到抗菌的目的，该抗菌肽可以有效地杀死MDR致病菌，包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和携带MDR、mcr和tet(X)基因的MDR革兰氏阴性菌；能有效地阻止生物膜的形成，并根除已建立的生物膜和持久性细胞；在体外不同生理条件下仍保持其活性。
[0014]本申请还提供了一种上述酸敏抑菌材料AP
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MnO2@ZIF
‑
8的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0015]S1：AP
‑
MnO2的合成，将中空介孔二氧化锰纳米球粉末与抗菌肽AP混合搅拌制得产物AP
‑
MnO2；
[0016]S2：AP
‑
MnO2@ZIF
‑
8的合成，S1中制备AP
‑
MnO2微球与六水合硝酸锌原液混合，搅拌后加入2
‑
甲基咪唑溶液搅拌，将沉淀物在真空下清洗干燥，制得ZIF
‑
8包裹的负载抗菌肽的二氧化锰复合纳米粒子。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸敏抑菌材料AP
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MnO2@ZIF
‑
8，其特征在于，所述材料包括类沸石咪唑骨架ZIF
‑
8、中空介孔二氧化锰纳米球和抗菌肽，其中二氧化锰纳米球为中空介孔核壳结构，抗菌肽通过配位键和/或静电吸附与中空介孔二氧化锰纳米球连接，ZIF
‑
8包裹被抗菌肽修饰的中空介孔二氧化锰纳米球。2.根据权利要求1所述的一种酸敏抑菌材料AP
‑
MnO2@ZIF
‑
8，其特征在于，所述抗菌肽的氨基酸序列为RRRWWWWV。3.根据权利要求1或2所述的一种酸敏抑菌材料AP
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MnO2@ZIF
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8，其特征在于，所述二氧化锰纳米球与抗菌肽的重量比为(40～60)：(60～40)。4.权利要求1
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3任一所述的一种酸敏抑菌材料AP
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MnO2@ZIF
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8的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：AP
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MnO2的合成，将中空介孔二氧化锰纳米球与抗菌肽AP混合搅拌制得产物AP
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MnO2；S2：AP
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MnO2@ZIF
‑
8的合成，S1中制备AP
‑
MnO2微球与六水合硝酸锌混合，搅拌后加入2
‑
甲基咪唑溶液并搅拌，制得ZIF
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8包裹的负载抗菌肽的二氧化锰复合纳米粒子。5.根据权利要求4所述的一种酸敏抑菌材料AP
‑
MnO2@ZIF
‑
8的制备方法，其特征在于，所述中空介孔二氧化锰纳米球和抗菌肽的质量比为2:1。6.根据权利要求4或5所述的一种酸敏抑菌材料AP
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MnO2@ZIF<...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛飞，吴雨佳，张伟伟，李婉珍，王军，杨凯，张旭光，胡梦群，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：