CN112913854A - 一种靶向纳米银粒子的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种靶向抗菌剂的制备方法，通过对银纳米粒子的表面羟基化修饰，以连接功能基团，使其具备靶向抗菌的功能。具体制备方法为：将硝酸银溶液和端羟基超支化聚酯溶液均匀混合，加入还原剂，以制得表面带有羟基的纳米银；再将该纳米银与肉桂酸进行酯化反应，得到稳定的靶向纳米银溶液。该制备过程简便可控，反应周期短，成本较低，制备得到的纳米粒子具备高效的抗菌功能。

Description

一种靶向纳米银粒子的制备方法
技术领域
本发明涉及一种靶向纳米银粒子的制备方法。
背景技术
纳米技术自20世纪80年代发展以来，已成为多学科交叉的新兴领域，推动着科学技术的飞速发展。纳米粒子在光、电、催化、抗菌等方面都有着重要的作用，尤其在抗菌、杀菌方面具有明显优势。纳米粒子如银、铜、锌等，具有较强的抗菌性能，同时由于独特的抗菌机理，细菌不会对其产生抗药性，这大大提高了纳米粒子的实用价值。银纳米粒子作为其中的佼佼者，其功能改进也受到了广泛关注。
靶向功能是目前抗菌纳米粒子和抗菌剂研究的一大主要方向。具有靶向功能的抗菌纳米粒子，不仅对正常细胞起到保护作用，而且对细菌或真菌形成了有效杀伤。细胞分裂是细菌繁殖的基本过程。细菌细胞分裂蛋白细丝温度敏感蛋白Z(FtsZ)是一种细菌中含量丰富且结构稳定的蛋白质，存在于几乎所有病原细菌中。目前，已有研究表明，FtsZ蛋白在细菌的细胞分裂中发挥着重要的作用，其结构中存在鸟苷三磷酸(GTP)相关的N端区域和一个具有类似微管T7环的C端区域，可作为很好的潜在抗菌作用靶点。研究表明，肉桂醛类物质对这些区域具有较好的靶向性。其结构中的苯环与T7环发生疏水结合作用，而醛羰基可与氨基酸残基发生氢键结合作用。同时，这类物质本身亦具备抗菌功能，在食品、香料等领域也有广泛应用，较为环保安全。因而将该结构设计为靶向基团。
目前，靶向抗菌方面有了一些专利报道。中国专利CN108754821A报道了一种光能靶向抗菌克廯棉袜的加工工艺，其通过在一般面料中加入光能抗菌驻极面料实现功能。在自然光下，1h杀菌率可达99％，而其实现靶向功能应用范围较局限。中国专利CN106589135A公开了一种靶向抗菌肽的制备和应用。其通过特定的广谱抗菌肽C6和信息素cCF10结合实现功能，而其靶向尚不具备通用性，仅对粪肠球菌具有特异性识别。通过高通用性的靶向基团和较强抗菌功能的纳米粒子的结合，可以设计并制备出更为高效安全的抗菌新材料。
发明内容
针对现有方法和技术的上述不足，根据本发明的实施例，希望通过简便且高效的制备方法，得到粒子结构稳定，抗菌性强，具备靶向功能的纳米银粒子。靶向功能赋予了纳米银粒子与细菌、真菌的特异性相互作用，大大提高了纳米银粒子的抗菌效率。
本发明技术方案对纳米银粒子进行包覆，使其稳定存在于溶液中，同时通过化学反应增加靶向功能，大大强化了其溶液稳定性和抗菌效率。
根据实施例，本发明提供的一种靶向纳米银粒子的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制浓度为0.01-0.1mol/L的硝酸银水溶液和浓度为0.02-0.4mol/L的端羟基超支化聚酯溶液，将两份溶液等体积混合均匀，搅拌1-2h，制得混合液；
(2)在N2氛围中，向混合液中加入适量浓度为0.05-0.1mol/L的还原剂溶液，超声振荡反应3-5h；
(3)高速离心分离，水洗后，真空下干燥，制得纳米银；
(4)取纳米银分散于N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)中，浓度为0.01-0.4mol/L，超声1-2h；
(5)配制浓度为0.01-0.4mol/L的肉桂酸的DMF溶液，搅拌1-2h后，加入1-5％摩尔当量的4-二甲氨基吡啶(DMAP)，继续搅拌1-2h；
(6)在N2氛围中，向步骤(5)制得的溶液中加入1.5-2.5倍摩尔当量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)，搅拌0.5-1h后，加入步骤(4)制得的纳米银的DMF溶液，于20-40℃下反应12-24h，其中纳米银与肉桂酸的物质的量比为1：(2-10)；
(7)停止反应并静置后，将步骤(6)的反应溶液高速离心分离，用乙醇清洗，离心后以水洗，制得粒径为5-20nm的靶向纳米银粒子。
优选地，步骤(1)中，端羟基超支化聚酯为脂肪族聚酯丙烯酸酯，分子量为1000-10000，羟基含量10-30个/mol。
优选地，步骤(2)中，还原剂选自硼氢化钠和水合肼。
优选地，步骤(3)和(7)中，高速离心分离转速为8000-12000rpm。
相对于现有技术，本发明结合了抗菌纳米粒子和靶向功能，实现高效稳定的抗菌效果。与现有技术相比，随后的实施例和试验例将证明，本发明具有以下优点:
(1)制备方法简便高效，绿色环保；
(2)所得靶向纳米银粒子具备高效的抗菌功能。
附图说明
图1为实施例1制备的靶向银纳米粒子的透射电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修改同样落入本发明权利要求所限定的范围。
本发明以下实施例中所使用的原料如无特别标示均为市售产品。
实施例1
(1)配制浓度为0.05mol/L的硝酸银水溶液，和浓度为0.1mol/L的端羟基超支化聚酯溶液，溶解完全后，将两份溶液等体积混合均匀，搅拌1h；
(2)在N2氛围中，向混合液中加入3滴0.05mol/L硼氢化钠溶液，超声振荡反应4h；
(3)10000rpm下高速离心分离，水洗三次后，离心处理，真空干燥；
(4)取上述制得的纳米银样品分散于N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)中，浓度为0.1mol/L，超声2h；
(5)配制浓度为0.3mol/L的肉桂酸的DMF溶液，搅拌2h后，加入2％的4-二甲氨基吡啶，继续搅拌1h；
(6)在N2氛围中，向上述溶液中加入1.5倍量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，搅拌0.5h后，加入等体积纳米银的DMF溶液，于20℃下反应24h；
(7)停止反应并静置后，将溶液高速离心分离，乙醇反复清洗三次，离心后再以水洗三次，再次离心并真空干燥，得到样品。所得样品分布均匀，粒径为5-10nm。
实施例2
(1)配制浓度为0.1mol/L的硝酸银水溶液，和浓度为0.2mol/L的端羟基超支化聚酯溶液，溶解完全后，将两份溶液等体积混合均匀，搅拌1h；
(2)在N2氛围中，向混合液中加入3滴0.05mol/L水合肼溶液，超声振荡反应5h；
(3)10000rpm下高速离心分离，水洗三次后，离心处理，真空干燥；
(4)取上述制得的纳米银样品分散于N,N′-二甲基甲酰胺中，浓度为0.2mol/L，超声2h；
(5)配制浓度为0.5mol/L的肉桂酸的DMF溶液，搅拌2h后，加入2％的4-二甲氨基吡啶，继续搅拌2h；
(6)在N2氛围中，向上述溶液中加入2倍量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，搅拌2h后，加入等体积纳米银的DMF溶液，于30℃下反应24h；
(7)停止反应并静置后，将溶液高速离心分离，乙醇反复清洗三次，离心后再以水洗三次，再次离心并真空干燥，得到样品。所得样品分布均匀，粒径为5-20nm。
实施例3
(1)配制浓度为0.02mol/L的硝酸银水溶液，和浓度为0.04mol/L的端羟基超支化聚酯溶液，溶解完全后，将两份溶液等体积混合均匀，搅拌1h；
(2)在N2氛围中，向混合液中加入3滴0.03mol/L水合肼溶液，超声振荡反应2h；
(3)10000rpm下高速离心分离，水洗三次后，离心处理，真空干燥；
(4)取上述制得的纳米银样品分散于N,N′-二甲基甲酰胺中，浓度为0.1mol/L，超声2h；
(5)配制浓度为0.2mol/L的肉桂酸的DMF溶液，搅拌1h后，加入2％的4-二甲氨基吡啶，继续搅拌1h；
(6)在N2氛围中，向上述溶液中加入1.5倍量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，搅拌1h后，加入等体积纳米银的DMF溶液，于20℃下反应12h；
(7)停止反应并静置后，将溶液高速离心分离，乙醇反复清洗三次，离心后再以水洗三次，再次离心并真空干燥，得到样品。所得样品分布均匀，粒径为5-15nm。
试验例
对各实施例中制得的纳米银进行抗菌效果测试。本抗菌性能测试标准为HG/T4317-2012中试验标准。方法如下：
(1)配制浓度为10mg/L的实施例中的三个靶向纳米银溶液，无靶向基团的纳米银溶液(粒径5-20nm)，以及空白对照组。各组溶液超声1h，分散均匀，置于120℃烘箱中灭菌20min后取出；
(2)分别取各菌株(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌)第5代营养琼脂培养基斜面的新鲜培养物(已培养24h)，以5mL浓度为0.03mol/L磷酸盐缓冲液(PBS)冲洗得到菌悬液，其回收菌数(1～5)×106cfu/mL。
(3)取上述菌悬液，向4.9ml各组纳米银溶液分别滴加100μL，均匀混合，开始计时，作用5min。分别取0.5mL混合液加入含5mL PBS的试管内，充分混匀，稀释2倍。分别吸取0.5mL稀释液于两个平皿中，用40℃营养琼脂培养基(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)或沙氏琼脂培养基(白色念珠菌)15mL作倾注，转动平皿，使其充分均匀，琼脂凝固后翻转平板，37℃下培养48h(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)或72h(白色念珠菌)，作活菌菌落计数。试验重复3次，按下式计算抑菌率：X＝(A-B)/A×100％；式中：X——抑菌率，％；A――对照样品平均菌落数；B――被试样品平均菌落数。通过试验所得的各组杀菌效果如表1所示，所制得的三组靶向抗菌剂均具备高效的杀菌能力。相对而言，无靶向基团的纳米银粒子较前三组低。这是由于靶向基团的存在，能够增加纳米粒子与细菌(真菌)的特异性结合，从而提高纳米粒子的抗菌效率，赋予粒子更高效的抗菌能力。
表1.各组纳米粒子的杀菌效果测试对比
实施例1 实施例2 实施例3 纳米银对照组
白色念珠菌 90.1％ 88.1％ 86.8％ 80.3％
金黄色葡糖球菌 94.6％ 95.3％ 92.3％ 84.6％
大肠杆菌 94.6％ 94.7％ 93.0％ 85.5％

Claims (5)

1.一种靶向纳米银粒子的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)配制浓度为0.01-0.1mol/L的硝酸银水溶液和浓度为0.02-0.4mol/L的端羟基超支化聚酯溶液，将两份溶液等体积混合均匀，搅拌1-2h，制得混合液；
(2)在N2氛围中，向混合液中加入适量浓度为0.05-0.1mol/L的还原剂溶液，超声振荡反应3-5h；
(3)高速离心分离，水洗后，真空下干燥，制得纳米银；
(4)取纳米银分散于N,N′-二甲基甲酰胺中，浓度为0.01-0.4mol/L，超声1-2h；
(5)配制浓度为0.01-0.4mol/L的肉桂酸的DMF溶液，搅拌1-2h后，加入1-5％摩尔当量的4-二甲氨基吡啶，继续搅拌1-2h；
(6)在N2氛围中，向步骤(5)制得的溶液中加入1.5-2.5倍摩尔当量的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，搅拌0.5-1h后，加入步骤(4)制得的纳米银的DMF溶液，于20-40℃下反应12-24h，其中纳米银与肉桂酸的物质的量比为1：(2-10)；
(7)停止反应并静置后，将步骤(6)的反应溶液高速离心分离，用乙醇清洗，离心后以水洗，制得粒径为5-20nm的靶向纳米银粒子。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，端羟基超支化聚酯为脂肪族聚酯丙烯酸酯，分子量为1000-10000，羟基含量10-30个/mol。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，还原剂选自硼氢化钠和水合肼。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)和(7)中，高速离心分离转速为8000-12000rpm。
5.权利要求1-4中任何一项制得的靶向纳米银粒子。
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