干扰电子链传递高效抗感染用纳米材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种干扰电子链传递高效抗感染用纳米材料及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
干扰电子链传递高效抗感染用纳米材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于无机纳米材料
，具体涉及一种干扰电子链传递高效抗感染用纳米材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]呼吸作用是细胞以及细胞组成的生命体赖以生存的基本过程，细胞呼吸链又称电子链
。
以体细胞为代表的真核细胞呼吸链存在于细胞内部的线粒体上
。
不同的是，以细菌为代表的原核细胞呼吸链位于细胞膜上，在此过程中，细菌利用氧气将葡萄糖分解成二氧化碳和水，同时产生能量，供细菌生存和增殖，这为抗菌药物或抗菌功能纳米材料设计提供了切入点，即对细菌的电子链传递进行干扰，以实现安全
、
高效的抗菌及抗感染的目的
。
如
2021
年有学者发现，纳米材料表面结构上的纳米级孔洞缺陷，导致孔边缘处的原子由于量子限制和边缘效应极易发生电子得失，而细菌造成的感染微环境具有高氧化应激的特点，因此将这类多孔纳米材料施用于细菌感染区域时，该多孔纳米材料和细菌富集形成的生物膜会分别作为电子供体和受体，发生多孔纳米材料与生物膜之间的电子传递
(Nat.Commun.2021,12,493)。
该电子传递过程带来的额外电子输入会干扰细菌细胞膜上的电子链传输过程，使细菌呼吸作用无法正常进行
。
这种新型的针对细菌电子链传输过程进行干扰的抗菌策略，可以高效
、
广谱地杀灭细菌，同时，不对正常动物体细胞产生毒害，避免了抗生素催生耐药性的缺陷和传统纳米材料功能单一
、
抗菌效果有限的不足
。
然而，其使用紫外线轰击获得的纳米孔尺寸不均匀，且材料的整体结构易被破坏，阻碍了其抗感染效率的提高和大批量制备
。
[0003]因此，目前对于富含孔洞缺陷的纳米材料用于治疗细菌感染的研究尚处于起步阶段，例如在造孔的方式
(
物理刺激或化学反应造孔，响应病灶微环境成孔等
)、
原始纳米材料形态
(
零维
、
二维
、
三维纳米材料等
)
及组分的选择等方面存在诸多问题
。
在造孔方式上，若在体内通过响应细菌感染微环境特点如弱酸性
、
高氧化应激等使材料轻微降解成孔，则造孔效率过低，且降解释放的物质有可能产生细胞毒性；若在体外通过物理外场如激光的轰击使材料成孔，则容易存在孔径不均
、
材料整体结构易被破坏等问题
。
又如在原始材料的选择上，零维或三维纳米材料由于本身呈颗粒形态，在其表面造孔后材料的活性位点密度远小于二维纳米材料
。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的技术目的在于提供一种干扰电子链传递高效抗感染用纳米材料及其制备方法和应用
。
所述干扰电子链传递高效抗感染用纳米材料可高效供给电子到细菌富集区域，通过干扰细菌电子链传递来杀灭细菌胞体，且不干扰正常体细胞的呼吸，能够作为一种高效低毒的生物医用纳米材料进行治疗细菌感染的相关应用
。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种干扰电子链传递高效抗感染用纳米材料的制备方法，使用氧化性刻蚀剂
(
能够氧化二价
Sn
的刻蚀剂
)
在二维
SnSe
纳米片结构上刻蚀出同时具有
均匀纳米级孔洞和中间价态
Sn
元素的多孔
Sn1‑
X
Se
纳米片，其中，
0.13≤X≤0.32
，对应
Sn
和
Se
两种元素摩尔比为
0.68
‑
0.87:1
，
Sn
元素的平均价态为
2.30
‑
2.95。
[0006]本专利技术通过感染微环境的特异性启发，设计了具有能模拟生物内源性响应的自造孔纳米材料及其制备方法，解决了现有造孔手段的不足
。
具体为在体外模拟细菌感染微环境的高氧化应激态，使用氧化性刻蚀剂在二维纳米材料表面高效刻蚀出均匀的纳米孔，并将其运用于干扰电子链传递治疗细菌感染领域
。
[0007]本专利技术的
Sn1‑
X
Se
结合了刻孔之后产生的处于不稳定中间价态的
Sn
元素的强供电子性能，以及丰富的孔洞带来的巨大的反应比表面积，前者提供了核心的杀菌机制，后者保证了杀菌的高效性
。
即本专利技术技术效果的实现不仅需要孔洞的产生，还需要中间价态
Sn
元素的出现
。
基于作用机理的逐步递进，以酸性缓冲液促进二维
SnSe
的降解成孔或增大比表面积等方式，无法带来
Sn
价态的变化，因此无法实现本专利技术
。
[0008]较佳地，所述制备方法包括：将二维
SnSe
纳米片和氧化性刻蚀剂共同分散于水溶液体系，混合均匀后于4‑
40℃
反应3‑
24h。
[0009]较佳地，氧化性刻蚀剂为
H2O2；优选地，二维
SnSe
纳米片和
H2O2的投料比为每毫克二维
SnSe
纳米片添加1‑
100
μ
mol
的
H2O2。
[0010]较佳地，二维
SnSe
纳米片对通过呈现
0kl
空间群的
SnSe
单晶生长而成的纳米花进行超声破碎获得
。
[0011]较佳地，利用含有锡源
、
硒源
、
形状调控剂和有机溶剂的溶液通过一步法合成二维
SnSe
或
SnSe
纳米花，再将其超声破碎得到二维
SnSe
纳米片；优选地，将锡源
、
硒源和形状调控剂溶解在有机溶剂中搅拌均匀，在
115
‑
125℃
于
N2气氛下搅拌反应
10
‑
15min
，再升温到
250
‑
270℃
，保温反应
30
‑
45min
，得到
SnSe
纳米花，随后通过超声破碎得到二维
SnSe
纳米片；更优选地，锡源
、
硒源
、
形状调控剂的浓度独立地为5‑
10mmol/L。
[0012]较佳地，所述锡源为四氯化锡
、
氯化亚锡及其水合物中的一种或几种；所述硒源为二氧化锡
、
五水硒酸钠中的一种或几种；所述有机溶剂为油胺
、
乙二醇中的一种或几本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种干扰电子链传递高效抗感染用纳米材料的制备方法，其特征在于，使用氧化性刻蚀剂在二维
SnSe
纳米片结构上刻蚀出同时具有均匀纳米级孔洞和中间价态
Sn
元素的多孔
Sn1‑
X
Se
纳米片，其中，
0.13≤X≤0.32
，对应
Sn
和
Se
两种元素的摩尔比为
0.68
‑
0.87:1
，
Sn
元素的平均价态为
2.30
‑
2.95。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将二维
SnSe
纳米片和氧化性刻蚀剂共同分散于水溶液体系，混合均匀后于4‑
40℃
反应3‑
24h。3.
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，氧化性刻蚀剂为
H2O2；优选地，二维
SnSe
纳米片和
H2O2的投料比为每毫克二维
SnSe
纳米片添加1‑
100
μ
mol
的
H2O2。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，二维
SnSe
纳米片对通过呈现
0kl
空间群的
SnSe
单晶生长而成的纳米花进行超声破碎获得
。5.
根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，利用含有锡源
、
硒源
、
形状调控剂和有机溶剂的溶液通过一步法合成二维
SnSe
或
SnSe
纳米花，再将其超声破碎得到二维
S...

【专利技术属性】
技术研发人员：林翰，张志民，施剑林，游燕玲，葛敏，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：