[发明专利]具有过氧化物酶活性的PEG修饰的磁性/季铵化壳聚糖纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种具有过氧化物酶活性的PEG修饰的磁性/季铵化壳聚糖磁性纳米粒子及其制备方法和应用。具有过氧化物酶活性的PEG修饰的磁性/季铵化壳聚糖磁性纳米粒子以高磁性Fe₃O₄为磁芯，交联的聚酰胺/壳聚糖聚电解质复合物的中层，季铵化壳聚糖和亲水性聚乙二醇链为外壳。中间的聚合物层充分的保护了Fe₃O₄的高磁性和过氧化物酶活性，季铵化壳聚糖和亲水性聚乙二醇链为外壳使得纳米粒子提供了长期的水稳定性和分散性。纳米粒子对于细菌病原体具有快速、高效的“围剿”作用，该策略使用了细菌捕获纳米复合材料，该纳米复合材料包含有在痕量H₂O₂下具有过氧化物酶样活性的磁性纳米粒子。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种具有过氧化物酶活性的PEG修饰 的磁性/季铵化壳聚糖磁性纳米粒子及其制备方法和应用。

背景技术

细菌感染性疾病可显著影响人类健康，并导致显著的发病率、死亡率和高 昂医疗费用。几十年来挽救了数百万人生命的传统抗生素疗法，目前仍是治疗 细菌感染的首选疗法。然而，除了高成本、潜在健康和生态系统风险等缺点之 外，抗生素的广泛过度使用还会导致多药耐药菌株，从而导致细菌感染性疾病， 这些疾病很难再用现有药物治愈。目前，得益于纳米技术的发展，各种纳米材 料在对抗细菌感染方面发挥了重要作用，如金属纳米结构、金属硫化物/氧化物、 或其他纳米复合物、功能化聚合物和碳纳米材料等。然而，研究表明，单一模 式的抗菌策略难以高效根除耐药菌，因此有必要探索具有多重抗菌能力的新型生物相容性纳米材料来对抗细菌感染。

为了克服这些问题，研究人员提出了各种纳米材料，例如金基纳米材料、 银基纳米材料、石墨烯基纳米复合材料和二硫化钼(MoS2)，因为它们具有很 强的过氧化物酶样活性或光热活性。其中，功能化磁性纳米复合材料在过去几 年中得到深入研究。抗菌活性功能纳米结构与磁分离技术相结合，大大提高了 细菌分离效率。已经广泛报道了用生物分子如抗体、碳水化合物、适体、万古 霉素和庆大霉素功能化的磁性纳米粒子，用于选择性捕获细菌和去除细菌病原 体。例如，磁性石墨烯基复合抗菌纳米材料用于在近红外辐射下以分散状态杀 死细菌，随后通过外部磁场从去除环境中恢复，因而病原体根除和磁分离是两个分离、连续的步骤。2007年高利增等曾报道了Fe₃O₄纳米粒子本身对于细菌具 有非常好的过氧化物酶样活性，因其能在低浓度过氧化氢作用下，产生对细菌 有强大杀伤力的羟氧自由基，对于口腔细菌生物膜具有很好的穿透力和杀伤性。 从而引发了纳米模拟酶在抗菌及抗肿瘤细胞的研究热潮。然而，在实际应用中， 例如在生物科学、医学科学中，已报道的磁性纳米粒子的进一步应用仍然受到 以下限制:(1)许多磁性纳米粒子缺乏良好的生物相容性，特别是复合了Au、Ag等金属纳米粒子在生物科学、医学领域应用可能导致环境(土壤、水、人体等) 中重金属的泄漏和积累；(2)很难根除细菌超低浓度细菌；(3)用生物分子 功能化的磁性纳米材料显示出特定的细菌捕获，并且在涉及多微生物感染时， 与所有细菌病原体的相互作用率低；(4)与磁性纳米材料浓度相比，使用磁性 纳米材料的细菌去除效率仍然相当低；(5)由于范德华力，这些纯磁性纳米材 料通常容易团聚而缺乏水稳定性。另外，尽管这些功能性磁性纳米复合材料具 有良好的抗菌活性，但是在这些基于磁性分离技术的磁性纳米复合材料抗菌剂 中，磁性粒子的纳米酶活性，这一功能却被忽略了。因此，寻找具有超顺磁性、 高催化活性以及良好水分散性的新型功能化磁性纳米粒子，以用于快速有效杀 灭细菌的抗菌活性具有很强的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有过氧化物酶活性的PEG修饰的磁性/季铵化 壳聚糖磁性纳米粒子及其制备方法和应用。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种具有过氧化物酶活性的PEG修饰的磁性/季铵化壳聚糖纳米粒子，以高 磁性Fe₃O₄为磁芯，交联的聚酰胺/PEG/壳聚糖聚电解质复合物的中层，季铵化壳 聚糖和亲水性聚乙二醇链为外壳。