[发明专利]一种铜源异质结纳米抗菌剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铜源异质结纳米抗菌剂、制备方法及其应用。其制备包括：1)将用高分子模板合成的氧化亚铜纳米颗粒分散在水中；2)将硝酸银水溶液加入1)所得溶液中，反应得到铜源纳米异质结颗粒溶液；3)向所得到溶液中加入表面修饰剂进行表面涂层修饰；4)反应得到涂层修饰的铜源纳米异质结颗粒，或再将其与辅料混合，得到铜源异质结纳米抗菌剂。本发明通过纳米氧化亚铜与银形成纳米异质结，并在其表面进行涂层修饰，可以实现对例如耐药细菌、真菌及其他微生物以及它们形成的生物膜感染的高效的光热、光动力、化学反应动力学、银离子等多重抗菌手段的结合，可应用于眼部微生物或者皮肤微生物感染等感染性疾病的治疗，具有优异的治疗效果。

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，涉及一种多功能铜源异质结纳米抗菌剂及其制备方法和应用。通过纳米氧化亚铜与银形成纳米异质结，并在其表面进行涂层修饰，实现对例如耐药细菌、真菌及其他微生物以及它们形成的生物膜感染的高效的光热、光动力、化学反应动力学、银离子等多重抗菌手段的结合，可应用于眼部微生物或者皮肤微生物感染等感染性疾病的治疗。

背景技术

微生物感染问题，例如细菌感染、真菌感染，已经成为公共卫生领域非常棘手的问题。目前，抗生素是抵御微生物感染的主要手段，虽然抗生素的使用在一定程度上抑制了微生物的增殖，但是另一方面也引起了多药耐药菌株的产生。除了游离微生物本身的耐药性增强，其形成的生物膜，更进一步增强了微生物对药物的抵抗性。例如白色念珠菌生物膜相对于游离的白色念珠菌，抗真菌药物的最小抑制浓度可以提高到接近1000倍。因此，迫切的需要投入大量的研究成本与时间去开发新型的，高效的杀菌途径和策略。

纳米技术的发展激发了纳米材料在生物医学领域的应用潜力。相比于传统的铜离子、可溶性铜化合物制剂，纳米铜基粒子制剂由于独特的小尺寸效应、量子效应及大的比表面积等特点而具有更加优异的抗微生物性能，从而受到广泛的关注。这种纳米铜粒子可以通过释放抗微生物铜离子破坏微生物细胞膜蛋白、光作用下产生活性氧等多种机制协同产生抗微生物活性，有效避免了多药耐药的问题。但是单独的铜基纳米颗粒，对于耐药性更强、构造更加复杂的微生物生物膜来说，杀灭能力大大降低。

目前，通过材料与外界光源特别是生物组织和体液吸收、散射较低的近红外(near-infrared，NIR)相互作用产生的局部光热效应也可以有效的抑制微生物及其生物膜。这种基于纳米材料光热效应的光热疗法(Photothermal therapy,PTT)已经广泛应用于抗肿瘤研究中，但在抗微生物领域正处于蓬勃发展时期。但是一方面铜基纳米颗粒的光学吸收带一般处于可见-紫外波段无法与NIR光直接匹配产生高的光热效果，需进一步对其形貌、尺寸等进行调控。同时，还需要针对生物被膜内部具有大量的多糖，蛋白质等基质材料，会阻隔抗生素或者金属离子的进入的特性，进行针对性的设计。

为此，本发明提供一种铜源异质结纳米抗菌剂，通过以单个纳米制剂，实现多种抗微生物及抗生物膜手段的结合，来克服难治性的微生物感染问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铜源异质结纳米抗菌剂及其制备方法和应用。该抗菌剂可以通过包括光热、光动力、化学反应动力学、银离子释放等多种途径的结合来突破微生物微结构以及生物被膜的影响，与近红外激光协同或者单独抑制微生物。该抗菌剂，除了有别于现有的抗生素疗法，减弱了微生物耐药的问题，以价格低廉的氧化亚铜为主体，与银纳米颗粒快速形成可以近红外激活的纳米抗菌剂，具有明显的合成成本与简单的合成过程优势。

为了实现上述的目的，本发明采用的技术方法如下：

一种铜源异质结纳米抗菌剂的制备方法，包括：

1)将用高分子模板合成的氧化亚铜纳米颗粒均匀分散在水中；

2)将硝酸银水溶液加入至1)得到的氧化亚铜纳米颗粒溶液中，室温下搅拌进行混合反应，得到铜源纳米异质结颗粒溶液；

3)向所得到的铜源纳米异质结颗粒溶液中加入表面修饰剂进行表面涂层修饰；