一种生物抗菌剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于生物材料领域，公开了一种生物抗菌剂及其制备方法与应用。本发明专利技术所述生物抗菌剂由乳酸菌、Ag纳米颗粒和磁性Fe3O4纳米颗粒组成，其中，Ag纳米颗粒包覆在磁性Fe3O4纳米颗粒表面组成AgFe3O4复合纳米颗粒；Ag/Fe3O4复合纳米颗粒通过氢键负载在乳酸菌表面。Ag纳米颗粒包覆在磁性Fe3O4纳米颗粒表面可以提升抗菌活性，乳酸菌本身密度较低可以使乳酸菌所负载的磁性Ag/Fe3O4复合纳米颗粒可以在无需额外分散处理的条件下长时间的漂浮在含有致病菌的溶液内，从而与溶液中漂浮的致病菌充分接触，可以精确固定在指定区域、又能够在体内长时间保持分散状态，充分发挥其抑菌、抗菌能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物材料领域，尤其涉及一种生物抗菌剂及其制备方法与应用。
技术介绍
抗生素是由微生物或高等动植物在生活代谢中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，是一类在很低浓度下可以杀死、抑制或干扰其他微生物的化学物质。同时，抗生素也是一类特殊的化学制剂，自从1929年发现第一种抗生素青霉素以来，至今已找到约一万种新抗生素。我国是抗生素使用大国，据2006-2007年度卫生部全国细菌耐药监测结果显示，我国医院抗菌药物年使用率高达74%。而在美英等发达国家，医院的抗生素使用率仅为22%-25%。进一步的研究表明，中国感染性疾病占全部疾病总发病数的49%，其中细菌感染性疾病仅占20%左右，然而，现今70%的患者在住院期间都使用过至少一 种抗生素，其中外科患者几乎人人都用抗生素，比例高达97%，也就是说绝大部分病例都存在滥用抗生素的问题。这种近乎畸形的抗生素使用率使得各种耐药菌种层出不穷，许多菌株对于青霉素的耐药性接近100%。这使中国成为世界上滥用抗生素问题最为普遍，也最为严重的国家之一，每年超过8万人直接或间接死于滥用抗生素。此外，传统的抗生素疗法虽然对于特定菌株有选择性，但对于体内的具体的作用位置并不具有靶向性，每经过一次抗生素疗程，都有可能改变体内所有器官的菌落体系，并由此导致各种难以预计的严重后果。针对这一问题，一个可行的解决途径是利用复合纳米材料进行体内特定区域的定位抗菌治疗。一些低毒性的微/纳米尺度的材料，如氧化锌，银等，可以作为现有抗生素疗法的辅助疗法，对抗多种细菌感染，从而降低、甚至避免一系列由抗生素疗法导致的副作用，如发烧、头晕、恶心和过敏性等。然而，尽管目前已有一定篇幅的运用各种纳米颗粒进行体内定位治疗的报道，但很少有报道深入研究过如何提高这些体内抗菌剂的使用效率。许多纳米抗菌剂虽然可以精确固定在指定区域，却不能得到有效的分散，因而难以和致病菌充分接触，在这种情况下，为了保证抗菌效率，就只能增加纳米抗菌剂的投入量。如此一来，不仅增加了患者的痛苦和开销，对其代谢系统也是一份额外的负担。因此，有必要开发一种即可以精确固定在指定区域、又能够在体内长时间保持分散状态的高效生物抗菌剂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种既可以精确固定在指定区域又能够在体内长时间保持分散状态的高效生物抗菌剂及其制备方法与应用。为实现本专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案一种生物抗菌剂，由乳酸菌、Ag纳米颗粒和磁性Fe3O4纳米颗粒组成，其中，Ag纳米颗粒包覆在磁性Fe3O4纳米颗粒表面组成Ag/Fe304复合纳米颗粒,Ag/Fe304复合纳米颗粒通过氢键负载在乳酸菌表面。本专利技术所述生物抗菌剂由乳酸菌、Ag纳米颗粒和磁性Fe3O4纳米颗粒组成。其中，乳酸菌作为载体本身密度较低，Ag/Fe304复合纳米颗粒与乳酸菌结合之后使原本密度较高的磁性Ag/Fe304复合纳米颗粒平均密度降低，与含有致病菌的溶液的密度相当，使乳酸菌所负载的磁性Ag/Fe304复合纳米颗粒可以在无需额外分散处理(如震动、搅拌、超声等)的条件下长时间的漂浮在含有致病菌的溶液内，从而与在溶液中漂浮的致病菌充分接触，充分发挥其抑菌、抗菌能力，极大的提高生物抗菌剂对含有致病菌的溶液处理的实际操作中使用的便利性、经济性和普适性。本专利技术所述乳酸菌表面负载有Ag/Fe304复合纳米颗粒，其中的磁性Fe3O4纳米颗粒可以在磁性作用下自由移动，因此提高了乳酸菌吸附抑菌体系即本专利技术所述负载有Ag/Fe3O4纳米颗粒的乳酸菌液相移动能力，可以快速有效的集中在选定区域，有利于体内致病菌的紧急、高效处理。小尺寸的银颗粒负载在尺寸较大的四氧化三 铁磁性纳米颗粒表面，使银颗粒与外界的接触面积得以放大。相较于相似尺寸的纯银纳米颗粒，这种Ag/Fe304复合纳米颗粒的排布方式，在保证抗菌性能的同时，大大减少了银的用量，不仅降低了体系的制备成本，而且减少了由银导致的可能的副作用的出现概率。此外，磁性Fe3O4纳米颗粒表面的Ag纳米颗粒的点缀不仅有利于复合纳米颗粒在菌体表面的固定，更显著提升了该体系的抗菌活性，使之在含致病菌的溶液中赢得生存竞争，充分发挥其抗菌、抑菌能力。本专利技术还提供了所述生物抗菌剂的制备方法为利用反向胶束法在磁性Fe3O4纳米颗粒表面包覆一层银纳米颗粒，形成黑色的Ag/Fe304复合纳米颗粒，利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷在Ag/Fe304复合纳米颗粒表面覆盖氨基化基团，然后与乳酸菌发酵溶液充分接触，使乳酸菌表面负载Ag/Fe304复合纳米颗粒。本专利技术所述制备方法以磁性Fe3O4纳米颗粒为基体制备复合纳米颗粒，所述磁性Fe3O4纳米颗粒的可以通过商业渠道获得或采用现有技术公开的共沉淀法、沉淀氧化法、微乳液法、水热法、机械研磨法、凝聚法、溶胶法等方法制备得到。在一个具体实施方案，本专利技术所述磁性Fe3O4纳米颗粒为采用共沉淀法，以Fe2+、Fe3+和氨水为主要原料制得。在一个具体实施方案中,所述共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒包括如下步骤a、在氮气保护下，将氨水加入到Fe2+与Fe3+的混合溶液中，使溶液pH值会10，在85 °C下快速搅拌；b、待反应溶液颜色变深后继续搅拌100分钟；C、在外磁场作用下磁力收集溶液中的黑色Fe3O4沉淀，重蒸水洗涤至中性，干燥即得。共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米颗粒时，Fe2+与Fe3+的摩尔比直接影响产物的晶体结构。反应的理论摩尔比为Fe2+ :Fe3+=l: 2，但由于二价铁离子容易氧化成三价铁离子，而且还有许多复杂的中间反应和副产物，所以二价铁离子应适当过量，因此，所述Fe2+与Fe3+的混合溶液中Fe2+与Fe3+的摩尔比优选为1:1. 75 2。本专利技术所述Fe2+和Fe3+可以来源于铁的氯化物、硝酸盐、醋酸盐或硫酸盐。在一个具体实施方案中，Fe2+和Fe3+分别来源FeCl2 4H20和FeCl3 6H20。本专利技术所述制备方法利用反向胶束法在磁性Fe3O4纳米颗粒表面包覆银纳米颗粒。在具体实施方案中，本专利技术所述利用反向胶束法在磁性Fe3O4纳米颗粒表面包覆一层银纳米颗粒包括如下步骤I、将Fe3O4纳米颗粒与含有Triton X-100、正己醇和环己烷的油包水微乳液相混合，再掺入硝酸银溶液，反应30分钟；II、加入硼氢化钠溶液，并在室温下搅拌3-8小时，然后加入过量丙酮使溶液中的产物沉淀；III、收集步骤2所得沉淀，乙醇和水洗涤，外置磁场收集黑色沉淀即得。其中，所述含有Triton X-100、正己醇和环己烷的油包水微乳液是指油包水微乳液中含有Triton X-100、正己醇和环己烧三种物质。所述Fe3O4纳米颗粒与Triton X-100、正己醇和环己烷的摩尔比优选为1:14:14:75，所述Fe3O4纳米颗粒与硝酸银的摩尔比优选为 1:12. 5。本专利技术所述油包水微乳液的使用可以控制最终产物的尺寸大小。在一个具 体实施方案中，所述在磁性Fe3O4纳米颗粒表面包覆一层银纳米颗粒的方法具体为通过机械搅拌的方式，将1001^、401111的四氧化三铁纳米颗粒与含有1.41^ Triton X-100、I. 4mL正己醇和7. 5mL环己烷的油包水微乳液相混合，20分钟后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物抗菌剂，其特征在于，由乳酸菌、Ag纳米颗粒和磁性Fe3O4纳米颗粒组成,其中,Ag纳米颗粒包覆在磁性Fe3O4纳米颗粒表面组成Ag/Fe304复合纳米颗粒,Ag/Fe304复合纳米颗粒通过氢键负载在乳酸菌表面。2.一种生物抗菌剂的制备方法，其特征在于，利用反向胶束法在磁性Fe3O4纳米颗粒表面包覆一层银纳米颗粒，形成黑色的Ag/Fe304复合纳米颗粒，利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷在Ag/Fe304复合纳米颗粒表面覆盖氨基化基团，然后与乳酸菌发酵溶液充分接触，使乳酸菌表面负载Ag/Fe304复合纳米颗粒。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述磁性Fe3O4纳米颗粒为采用共沉淀法以Fe2+、Fe3+和氨水为主要原料制得。4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述利用反向胶束法在磁性Fe3O4纳米颗粒表面包覆一层银纳米颗粒包括如下步骤 I、将Fe3O4纳米颗粒与含有TritonX-100、正己醇和环己烷的油包水微乳液相混合，再掺入硝酸银溶液，反应30分钟； II、加入硼氢化钠溶液，并在室温下搅拌3-8小时，然后加入过量丙酮使溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀荣，王小磊，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：