[发明专利]ZIF-8/碳点抗生物膜复合纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种ZIF‑8/碳点抗生物膜复合纳米材料及其制备方法。所述方法以金属有机框架ZIF‑8为载体，以赖氨酸碳量子点为抗菌剂，利用赖氨酸碳量子点表面的含氮基团与锌离子的配位作用，将赖氨酸碳量子点嵌入ZIF‑8框架中，制备抗生物膜复合纳米材料。本发明制得的ZIF‑8/碳点抗生物膜复合纳米材料相对于单一的ZIF‑8及Lys‑CD而言，其抗生物膜活性明显增强，同时Lys‑CD赋予复合材料良好的生物相容性，在抗生物膜领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于抗生物膜复合纳米材料技术领域，涉及一种ZIF-8/碳点抗生物膜复合纳米材料及其制备方法。

背景技术

游离菌容易聚集在活性组织或材料表面进一步发展为成熟的生物膜，大多数难以完全清除的细菌菌落与细菌生物膜的形成有关。增大抗生素的剂量容易引发不必要的副作用或产生耐药性等问题，使细菌感染难以根除。因此，提高抗菌剂的抗生物膜活性并赋予其良好的生物相容性对生物膜的清除具有重要意义。

近年来沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)由于其良好的生物相容性和高比表面积受到众多生物医药研究者的青睐。但ZIF-8自身的抗菌活性较弱，多数研究者将其作为药物载体应用于抗菌领域，如Balaram Das等人将万古霉素包覆在ZIF-8框架中，制得的复合纳米材料能有效杀灭耐药菌，但是，万古霉素等强效抗生素的生物相容性较差，限制了其在抗生物膜等生物医药领域的应用(Chowdhuri A R,Das B,Kumar A,et al.One-pot synthesis ofmultifunctional nanoscale metal-organic frameworks as an effectiveantibacterial agent against multidrug-resistant Staphylococcus aureus[J].Nanotechnology,2017,28(9):095102-095115.)。

碳量子点作为一种新型碳纳米材料，具有易修饰改性、低生物毒性和良好的生物相容性等优点。其中氮掺杂碳点表面的含氮基团在其抗菌过程中起着重要作用。该类碳点的抗菌机理多被认为是：含氮基团质子化后与菌体细胞膜的磷脂分子发生静电作用，破坏细胞膜的完整性；另外碳点表面的功能基团活化后产生活性氧(ROS)，发挥杀菌作用。但大多数碳点的抗菌性能较差，不足以清除生物膜，限制了其在抗生物膜领域的应用(TravlouN A,Giannakoudakis D A,Algarra M,et al.S-and N-doped carbon quantum dots:Surface chemistry dependent antibacterial activity[J].Carbon,2018,135:104-111.)。

发明内容

本发明提供一种具有高抗生物膜活性和良好的生物相容性的ZIF-8/碳点抗生物膜复合纳米材料及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：

ZIF-8/碳点抗生物膜复合纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在赖氨酸(Lys)粉末中加入无水乙醇，超声去除表面杂质，干燥，于240±10℃下热解，冷却至室温，加入乙醇溶液，浸泡，研磨后离心取上清液，透析，冷冻干燥得到赖氨酸碳量子点(Lys-CD)；

步骤2：将Lys-CD的甲醇溶液逐滴加入六水合硝酸锌的甲醇溶液中，搅拌混合均匀，再滴加2-甲基咪唑的甲醇溶液，搅拌反应，反应结束后甲醇离心洗涤，冷冻干燥得到ZIF-8/碳点抗生物膜复合纳米材料(ZIF-8@Lys-CD)。

优选地，步骤1中，所述的热解时间为3～3.5h；所述的乙醇溶液中，乙醇和水的体积比为1:1；离心转速为15000rmin^-1，透析袋分子量为1.0KD。