一种抗菌碳点复合物的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌碳点复合物的制备方法及其应用。本发明专利技术首先由甲酰胺和还原性谷胱甘肽通过水热或溶剂热反应制备而成近红外光碳点。然后使用碱性溶液活化碳点表面的羧基基团，随后将游离铜离子加入到已活化的碳点溶液中，可进行铜离子固定形成复合物Cu

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌碳点复合物的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于抗菌材料
，具体涉及一种可靶向耐甲氧西林葡萄球菌(MRSA)的用于抗菌治疗的含铜碳点复合物的制备方法以及其应用。

技术介绍

[0002]抗生素的不恰当和过度使用，造成耐药性细菌泛滥。目前细菌感染造成了全球约三分之一的死亡，更糟糕的是，新抗生素的开发远远落后于耐药细菌的进化速度。因此，迫切需要探索先进的抗菌药物和强有力的抗菌新方法来解决这一问题。
[0003]化学动力治疗(CTD)是一种很有前途的抗菌方法，因为它具有良好的治疗特异性的同时，带来的副作用极低。通常用于化学动力治疗(CTD)的药物可以通过芬顿反应，将细胞内的H2O2原位转化为高细胞毒性的羟基自由基(
·
OH)。近年来，由感染微环境激活的化学动力治疗方法在治疗细菌感染方面取得了很大进展。
[0004]经研究报道，几种过渡金属(Fe,Cu,Mn和Co)均表现出优异的类芬顿催化活性。其中，铜基纳米治疗剂因其价格便宜、易得、催化活性高而引起人们的特别关注。铜的可转换价(Cu
2+
和Cu
+
)可用于治疗细菌感染。据报道，Cu
+
催化的类芬顿反应可以在弱酸性和中性介质中高效地发生。其最高反应速率(1
×
104M
‑1s
‑1)可达到Fe
2+
的160倍。然而，铜离子不能直接应用，因为过量的游离铜会导致严重的全身毒性(神经退行性疾病、痉挛，甚至死亡)，但Cu配合物的形成可以阻止循环中游离Cu
2+
的形成。
[0005]因此，如何更好的利用Cu的化学动力治疗性能，减少其副作用，是当前Cu类化学动力治疗试剂应用过程的难题。碳点(Carbon dots,CDs)是一种新型的尺寸小于10nm的碳纳米材料，由于其具有独特优异的光学特性和生物相容性，吸引了众多研究者对于碳点在荧光传感和生物成像的广泛研究。因此，发现一种能结合过渡金属和碳点特性，集成像和治疗功能于一体的治疗药物将成为细菌感染检测和治疗的潜在方向。

技术实现思路

[0006]基于以上原因，本专利技术所要解决的技术问题是，现有过渡金属化学动力抗菌存在的全身毒性和不具备荧光示踪的缺陷，本专利技术主要在于，提供一种同时具备化学动力抗菌和荧光示踪性能的透明质酸改性的铜离子
‑
碳点复合物的制备方法，所得产物不仅具有优异的生物相容性，细菌感染微环境响应性和光致发光特性，而且原材料来源丰富、制备工艺绿色环保。
[0007]为了解决如上所述现有技术问题，使制备的材料同时具备化学动力抗菌材料所需的低毒性、原位抗菌和荧光示踪功能，本专利技术选择无毒的纳米碳点作为载体，将铜离子络合在碳点上形成铜离子
‑
碳点复合物(Cu
‑
CDs)，随后修饰上耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)特异性响应靶体透明质酸(HA)。为了更简单可控的得到产物，本专利技术选择首先由甲酰胺和还原性谷胱甘肽通过水热或溶剂热反应制备而成近红外光碳点。然后使用碱性溶液活化碳点表面的羧基和氨基等基团，随后将游离铜离子加入到已活化的碳点溶液中，可进
行游离铜离子固定形成复合物Cu
‑
CDs。随后修饰MRSA特异性响应的透明质酸，最后形成抗菌碳点复合物，即透明质酸改性含铜的碳点复合物(HA
‑
Cu
‑
CDs)。
[0008]具体说明，为了解决如上所述的技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0009]一种抗菌碳点复合物的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将还原性谷胱甘肽和甲酰胺加至高压反应釜中进行水热或溶剂热反应；反应结束后，将反应液加水稀释并过滤，将滤液透析，透析结束后，收集透析液并冷冻干燥，得到荧光碳点(CDs)；
[0011](2)将步骤(1)制得的荧光碳点加入去离子水中，得到荧光碳点溶液；在磁力搅拌下，将荧光碳点溶液和碱性溶液依次加入到去离子水中，随后将铜盐溶液缓慢滴加到上述混合溶液中，充分搅拌反应；反应结束后，将混合液离心，去上清，用纯化溶剂洗涤下层沉淀后冷冻干燥，得到粉末状含铜的碳点复合物(Cu
‑
CDs)；
[0012](3)将步骤(2)制得的含铜的碳点复合物溶于去离子水，得到含铜的碳点复合物溶液；在磁力搅拌下，将含铜的碳点复合物溶液缓慢滴加到透明质酸溶液中，充分搅拌反应；反应结束后，将混合液离心，去上清，用纯化溶剂清洗下层沉淀后，将沉淀冷冻干燥，得到粉末状透明质酸改性含铜的碳点复合物(HA
‑
Cu
‑
CDs)，即抗菌碳点复合物。
[0013]其中，所述碳点的粒径和荧光特性可通过改变反应产物比例和反应温度进行调节。为更有效的利用碳点在生物体内的荧光示踪特性，该方法使用的荧光碳点主要为近红外荧光碳点。
[0014]步骤(1)中，所述甲酰胺和还原性谷胱甘肽的摩尔比为1:3～6；所述反应釜的的加热升温速度为5～20℃/min，反应温度为160～200℃，反应时间为6～10h，该步反应中，甲酰胺既是反应物也是反应溶剂。
[0015]步骤(1)中，所述透析是采用截留分子量为3000～4000Da的透析袋进行透析，使用的透析液为超纯水，透析时长为24～48h，每隔1～4h更换一次透析液。
[0016]步骤(2)中，荧光碳点溶液在反应体系的终浓度为0.1
‑
1mg/mL，碱性溶液在反应体系的终浓度为5
‑
20mmol/L，铜盐溶液在反应体系的终浓度为20
‑
80mmol/L。
[0017]优选的，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；所述铜盐溶液为氯化铜溶液，硝酸铜溶液或硫酸铜溶液。
[0018]步骤(2)中，所述铜盐溶液的滴加速度为0.4～2mL/min，所述搅拌反应的时间为1～3h。
[0019]步骤(3)中，所述透明质酸与含铜的碳点复合物的质量比为1:2.5
‑
1:125。
[0020]步骤(2)和(3)中，所述洗涤是用去离子水和醇类溶剂(如乙醇)交替洗涤2～5次。
[0021]步骤(2)和(3)中，所述离心的离心速度为9000～12000rpm，离心时长为8～16min。
[0022]优选的，步骤(2)所得的含铜碳点复合物(Cu
‑
CDs)的粒径为4～7nm。
[0023]优选的，在步骤(2)Cu
‑
CDs制备步骤中，可通过调节碱性溶液的浓度，调节碳点表面的羧基和氨基激活状态，从而控制碳点与铜离子的配位程度，进而控制Cu
‑
CDs的荧光猝灭程度，使用一定量的碱性溶液，可使得碳点表面活性基团完全被激活，和二价铜离子配位，由于铜离子可以与碳点形成复合物，从而影响碳点的激发态和基态之间的转换速率，导致荧光发射减弱，实现正常生理环境下保持荧光“t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌碳点复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将还原性谷胱甘肽和甲酰胺加至高压反应釜中进行水热或溶剂热反应；反应结束后，将反应液加水稀释并过滤，将滤液透析，透析结束后，收集透析液并冷冻干燥，得到荧光碳点；(2)将步骤(1)制得的荧光碳点加入去离子水中，得到荧光碳点溶液；在磁力搅拌下，将荧光碳点溶液和碱性溶液依次加入到去离子水中，随后将铜盐溶液缓慢滴加到上述混合溶液中，充分搅拌反应；反应结束后，将混合液离心，去上清，用纯化溶剂洗涤下层沉淀后冷冻干燥，得到粉末状含铜的碳点复合物；(3)将步骤(2)制得的含铜的碳点复合物溶于去离子水，得到含铜的碳点复合物溶液；在磁力搅拌下，将含铜的碳点复合物溶液缓慢滴加到透明质酸溶液中，充分搅拌反应；反应结束后，将混合液离心，去上清，用纯化溶剂清洗下层沉淀后，将沉淀冷冻干燥，得到粉末状透明质酸改性含铜的碳点复合物，即为最终抗菌碳点复合物。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述甲酰胺和还原性谷胱甘肽的摩尔比为1:3～6；所述反应釜的反应温度为160～200℃，反应时间为6～10h。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王倩，谢小保，王贝贝，施庆珊，黎玉莲，
申请(专利权)人：广东省科学院微生物研究所广东省微生物分析检测中心，
类型：发明
国别省市：