CN109481678B - 一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒及其制备方法和应用，该纳米颗粒是先利用再沉淀法将一种近红外导电高分子制备成导电高分子纳米颗粒后，加入到含有多巴胺的Tris‑HCl溶液中搅拌进行聚多巴胺修饰，离心纯化后再通过葡萄糖还原硝酸银，最终负载银纳米颗粒形成的。本发明中公开的导电高分子纳米颗粒具有强近红外吸收，因此具有高效的光热性能；聚多巴胺修饰层不仅利用表面丰富的官能团提供银纳米颗粒的还原位点，还能够进一步增强纳米颗粒的光热性能；银纳米颗粒本身具有高效的抗菌性能，在克服了稳定性差的缺点后，复合银纳米颗粒兼具光热抗菌和银纳米抗菌效果。

Description

一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于有机无机杂化材料技术领域。具体涉及一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

细菌与人类健康密切相关，细菌感染是一种致病菌或条件致病菌侵入血循环中生长繁殖，产生毒素和其他代谢产物所引起的急性全身性感染，为了抵御该类感染，人们付出了巨大努力开发出多种抗生素类药物，但是，随着多种抗生素抗性细菌的出现，单一的治疗方法已经不能满足患者的需求，因此，亟需开发出新型抗菌材料或通过协同治疗方法来增强抗菌功效。

银纳米颗粒（Ag NPs）是一类优良的抗菌剂，具有广谱杀菌活性、良好的生物相容性和渗透细菌细胞膜的能力，可防止抗生素耐药性的发展。但是，银纳米颗粒表面积较大，容易被氧化并倾向于聚集成簇，导致抗菌性较差。

光热疗法（PTT）是一种非侵入性的治疗策略，采用光吸收剂产生热量以对肿瘤细胞进行热杀伤，这也拓展了治疗细菌感染的思路。迄今为止，发现的大多数光热剂是无机材料，例如金纳米棒，石墨烯氧化物和碳纳米管，其具有不可生物降解性和长期细胞毒性的问题。近年来，有机共轭聚合物纳米颗粒凭借其具有的独特的光学特性，良好的光稳定性和出色的生物相容性而引起了越来越多的关注，在生物传感，长期细胞追踪和靶肿瘤成像方面都具有广阔的应用前景，尽管针对该材料在生物医学应用方面做了大量工作，但有机共轭聚合物纳米颗粒在病原体消毒中的应用研究很少被报道。

发明内容

针对现有技术中存在的银纳米颗粒易氧化聚集的问题，本发明提供了一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒，它可以提高银纳米颗粒的稳定性，具有光热抗菌和银纳米抗菌的双重抗菌效果。

本发明的技术方案为：一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒，该有机无机杂化的复合银纳米颗粒是在一种由聚多巴胺修饰的导电高分子纳米颗粒表面负载银纳米颗粒后制备得到的，尺寸均一，粒径在78-83 nm，其表面负载的银纳米颗粒形貌良好，尺寸均一，粒径在9-10 nm。

所述有机无机杂化的复合银纳米颗粒的制备方法，主要制备步骤为：

1） 利用再沉淀法将导电高分子PSBTBT制备成纳米颗粒PSBTBT NPs；

2） 将PSBTBT NPs溶液加到含有多巴胺的Tris-HCl缓冲液中，室温下震荡8-10 h，离心纯化3次，制备得到聚多巴胺修饰的导电高分子纳米颗粒PSBTBT@PDA NPs；

3）配制硝酸银溶液，氨水溶液和葡萄糖溶液，将PSBTBT@PDA NPs、硝酸银溶液和氨水溶液加入到反应瓶中，磁力搅拌0.5 h，再加入葡萄糖溶液，搅拌2 h；

4）采用超纯水清洗步骤3中的产物，离心纯化三次，得到分散在超纯水中的最终产物，储存在4 °C冰箱待用。

进一步地，所述步骤3中硝酸银溶液、氨水溶液和葡萄糖溶液的反应摩尔比是1：100：10。

进一步地，氨水溶液中所含氨的质量百分浓度在25％－28％范围内，硝酸银溶液浓度为8 mg/mL；葡萄糖溶液浓度为160 mg/mL。

进一步地，所述步骤2中PSBTBT NPs溶液的浓度为0.08 mg/mL，Tris-HCl缓冲液中多巴胺浓度为0.5 mg/mL，Tris-HCl缓冲液的浓度为10 mM、pH值为8.5。

进一步地，所述步骤2和步骤4中的离心转速均为12000 rpm/min，离心时间为15-20 min。

进一步地，所述步骤1中PSBTBT NPs的制备步骤为：

a.配制导电高分子PSBTBT的四氢呋喃溶液；

b.将PSBTBT的四氢呋喃溶液在超声的状态下，快速的打入到超纯水中，超声8-10min；

c.利用旋蒸的方法除去四氢呋喃，用0.22 μm水相过滤头过滤，得到导电高分子纳米颗粒。

所述有机无机杂化的复合银纳米颗粒可应用抗菌治疗中，且可发挥光热抗菌和银纳米抗菌的双重功效。

本发明的有益效果是：

1. 本发明所述有机无机杂化的复合银纳米颗粒制备方法简单，条件温和，绿色环保；

2. 本发明所述的PSBTBT@PDA NPs具有强近红外吸收，因此具有优异的光热性性能，在其表面有丰富的官能团，便于负载银纳米颗粒；

3. 本发明所述有机无机杂化的复合银纳米颗粒具有优异的光热抗菌和银纳米抗菌的双重抗菌能力，具有临床应用潜力。

附图说明

图1为本发明实施例1中，有机无机杂化的复合银纳米颗粒的制备过程及应用示意图；

图2为本发明实施例1中，有机无机杂化的复合银纳米颗粒的TEM图；

图3为本发明实施例2中，有机无机杂化的复合银纳米颗粒的光热升温曲线图；

图4为本发明实施例3中，有机无机杂化的复合银纳米颗粒的细胞毒性图；

图5为本发明实施例4中，有机无机杂化的复合银纳米颗粒的抗菌效果图，其中5a为对大肠杆菌的抗菌效果图，5b为对金黄色葡萄球菌的抗菌效果图。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

实施例1

制备过程及应用如图1所示，有机无机杂化的复合银纳米颗粒的制备方法如下：

（1）导电高分子（PSBTBT）四氢呋喃溶液的制备：称取1 mg 导电高分子，加入12 mL四氢呋喃超声使其完全溶解；

（2）在超声的状态下，将2 mL的导电高分子四氢呋喃溶液快速打入到10 mL的超纯水中，超声8 min；

（3）利用旋蒸的方法除去四氢呋喃，用0.22 μm的过滤头过滤，得到导电高分子纳米颗粒；

（4）将导电高分子纳米颗粒溶液（0.08 mg/mL）加到含有多巴胺（0.5 mg/mL）的Tris-HCl缓冲液（10 mM，pH=8.5）中，室温下搅拌8 h，离心纯化三次，制备得到聚多巴胺修饰的导电高分子纳米颗粒；

（5）配制硝酸银溶液（8 mg/mL），氨水溶液（氨的质量百分浓度为25％－28％），葡萄糖溶液（160 mg/mL），将聚多巴胺修饰的导电高分子纳米颗粒、硝酸银溶液和氨水溶液加入到反应瓶中，磁力搅拌0.5 h，再加入葡萄糖溶液，再搅拌2 h，硝酸银溶液、氨水溶液和葡萄糖溶液的摩尔比是1: 100：10；

（6）采用超纯水清洗步骤（5）中的产物，离心纯化三次，得到分散在超纯水中的最终产物，储存在4 °C冰箱待用。

使用透射电子显微镜（TEM）观察制得的有机无机杂化的复合银纳米颗粒。将有机无机杂化的复合银纳米颗粒水溶液滴加到涂有碳的铜网上，并在室温下干燥后使用透射电子显微镜观察，从图2可以看出，有机无机杂化的复合银纳米颗粒的尺寸均一，粒径约为80nm，负载的银纳米颗粒的尺寸均一，约为10 nm。

实施例2、有机无机杂化的复合银纳米颗粒的体外光热测试：

配制实施例1中的有机无机杂化的复合银纳米颗粒溶液（100 μg/mL），并以超纯水作为空白对照。将上述配制好的溶液放于离心管中，然后使用波长为635 nm的激光器，功率密度为0.5 W/cm²照射5 min。结果如图3所示，测试数据表明有机无机杂化的复合银纳米颗粒有优异的光热性能。

实施例3、有机无机杂化的复合银纳米颗粒的细胞毒性测试：

将有机无机杂化的复合银纳米颗粒溶液配制成不同浓度（0、10、25、50、100 μg/mL）。先将HeLa细胞接种在96 孔板上，孵育24 h后，然后将孔内培养液弃之，加入不同浓度的材料，继续孵育24 h，加MTT试剂之后再孵育4 h。结果如图4所示，测试数据表明有机无机杂化的复合银纳米颗粒几乎无毒性。

实施例4、有机无机杂化的复合银纳米颗粒的抗菌性能测试：

将有机无机杂化的复合银纳米颗粒配制成不同的浓度（0、5、10、25、50、100 μg/mL）。先配制E.coil和S.aureus菌液（OD₆₀₀=0.1），将材料与菌液混合，接着用波长635 nm激光器，功率密度为0.5 W/cm²照射5 min，将光照后的菌液用磷酸盐缓冲液稀释10000倍，再取100 μL稀释后的悬浮液涂覆到Luria Bertani（LB）固体培养基上，在37 °C培养箱中继续孵育16 h。对照组与实验组的区别在于不用激光器照射。结果如图5所示，未负载银纳米颗粒的PSBTBT@PDA NPs在较高浓度时经过激光照射后具有较好的杀菌效果，说明PSBTBT@PDANPs本身具有光热抗菌性，而负载银纳米颗粒后的有机无机杂化的复合银纳米颗粒经过激光照射后在低浓度时，就可以杀死大部分的细菌，说明在光热抗菌的基础上发挥了光热抗菌和银纳米抗菌的共同抗菌效果。有机无机杂化的复合银纳米颗粒在100 μg/mL时对大肠杆菌的抑制率达到95%，对金黄色葡萄球菌的抑制率达到99%，抗菌效果佳。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (6)

1.一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒，其特征在于，该有机无机杂化的复合银纳米颗粒是在一种由聚多巴胺修饰的导电高分子纳米颗粒PSBTBT NPs表面负载银纳米颗粒后制备得到的，尺寸均一，粒径在78-83 nm；其表面负载的银纳米颗粒形貌良好，尺寸均一，粒径在9-10 nm。

2.如权利要求1所述的一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒的制备方法，其特征在于，主要制备步骤为：

1）利用再沉淀法将导电高分子PSBTBT制备成纳米颗粒PSBTBT NPs；

2）将PSBTBT NPs溶液加到含有多巴胺的Tris-HCl缓冲液中，室温下震荡8-10 h，离心纯化3次，制备得到聚多巴胺修饰的导电高分子纳米颗粒PSBTBT@PDA NPs；

3）配制硝酸银溶液，氨水溶液和葡萄糖溶液，将PSBTBT@PDA NPs、硝酸银溶液和氨水溶液加入到反应瓶中，磁力搅拌0.5 h，再加入葡萄糖溶液，搅拌2 h；

4）采用超纯水清洗步骤3中的产物，离心纯化三次，得到分散在超纯水中的最终产物，储存在4℃ 冰箱待用；

所述步骤2中PSBTBT NPs溶液的浓度为0.08 mg/mL，Tris-HCl缓冲液中多巴胺浓度为0.5 mg/mL，Tris-HCl缓冲液的浓度为10 mM、pH值为8.5。

3.如权利要求2所述的一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤3中硝酸银溶液、氨水溶液和葡萄糖溶液的反应摩尔比是1：100：10。

4.如权利要求2所述的一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒的制备方法，其特征在于，氨水溶液中所含氨的质量百分浓度在25％－28％范围内，硝酸银溶液浓度为8 mg/mL；葡萄糖溶液浓度为160 mg/mL。

5.如权利要求2所述的一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤2和步骤4中的离心转速均为12000 rpm/min，离心时间为15-20 min。

6.如权利要求2所述的一种有机无机杂化的复合银纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述PSBTBT NPs的制备步骤为：

a. 配制导电高分子PSBTBT的四氢呋喃溶液；

b. 将PSBTBT的四氢呋喃溶液在超声的状态下，快速的打入到超纯水中，超声8-10min；

c.利用旋蒸的方法除去四氢呋喃，用0.22 μm水相过滤头过滤，得到导电高分子纳米颗粒。

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