CN115590959B - 一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备方法 - Google Patents

一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115590959B
CN115590959B CN202211284307.XA CN202211284307A CN115590959B CN 115590959 B CN115590959 B CN 115590959B CN 202211284307 A CN202211284307 A CN 202211284307A CN 115590959 B CN115590959 B CN 115590959B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
supermolecule
photo
cascade
cascade reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211284307.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115590959A (zh
Inventor
刘勇
陈磊
彭梦娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wenzhou Research Institute Of Guoke Wenzhou Institute Of Biomaterials And Engineering
Original Assignee
Wenzhou Research Institute Of Guoke Wenzhou Institute Of Biomaterials And Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wenzhou Research Institute Of Guoke Wenzhou Institute Of Biomaterials And Engineering filed Critical Wenzhou Research Institute Of Guoke Wenzhou Institute Of Biomaterials And Engineering
Priority to CN202211284307.XA priority Critical patent/CN115590959B/zh
Publication of CN115590959A publication Critical patent/CN115590959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115590959B publication Critical patent/CN115590959B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/43—Enzymes; Proenzymes; Derivatives thereof
    • A61K38/44—Oxidoreductases (1)
    • A61K38/443—Oxidoreductases (1) acting on CH-OH groups as donors, e.g. glucose oxidase, lactate dehydrogenase (1.1)
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/24—Heavy metals; Compounds thereof
    • A61K33/26—Iron; Compounds thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
    • A61K41/0052—Thermotherapy; Hyperthermia; Magnetic induction; Induction heating therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/32—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. carbomers, poly(meth)acrylates, or polyvinyl pyrrolidone
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/06—Ointments; Bases therefor; Other semi-solid forms, e.g. creams, sticks, gels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P1/00—Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system
    • A61P1/02—Stomatological preparations, e.g. drugs for caries, aphtae, periodontitis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04—Antibacterial agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y101/00—Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1)
    • C12Y101/03—Oxidoreductases acting on the CH-OH group of donors (1.1) with a oxygen as acceptor (1.1.3)
    • C12Y101/03004—Glucose oxidase (1.1.3.4)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。本发明的超分子光热纳米级联反应器具有良好生物相容性，级联催化性能稳定，在口腔感染微环境下，反应器不仅能够保持稳定的催化性能，而且具有靶向杀灭S.mutans的能力。外加葡萄糖可以触发超分子光热纳米级联反应过程，持续不断地产生羟基自由基，在实现对S.mutans产生靶向杀灭效果的同时，还可以引发乙烯基单体发生自由基聚合过程，原位形成水凝胶对拔牙窝进行保护，并且通过808nm的红外光定点照射可以实现光热效应和级联反应过程协同作用，快速消除拔牙窝处细菌感染，促进牙槽愈合。

Description

一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备 方法
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，特别是涉及一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备方法。
背景技术
通过超分子策略构筑的超分子功能材料，由于与生物分子之间非共价相互作用的灵活性和可调性以及具有在其平台上整合各种生物活性物质的能力，被广泛地应用在糖尿病治疗、靶向药物递送以及精准肿瘤治疗等生物医药领域。其中超分子抗菌材料在杀伤细菌以及抑制伤口感染方面展现出独特的优势而备受关注。近年来，通过超分子策略构筑超分子抗菌材料实现对细菌广谱杀伤已经成为研究热点之一。随着超分子纳米材料在催化领域的蓬勃发展，具有催化性能的超分子材料在抗菌功能上的开发也随之受到众多科研工作者的关注。其中，一类可以模拟人体免疫系统产生活性氧的超分子催化材料已被开发并应用于对抗细菌感染。具体来说，这类超分子抗菌材料中含有过氧化物酶或类氧化酶催化活性的物种能够通过催化过氧化氢(H2O2)分解过程生成活性氧，如羟基自由基(·OH)。为了进一步局部补充感染部位的H2O2浓度，避免外界添加的H2O2对正常组织的损伤，科研工作者们开发了一系列葡萄糖辅助的级联催化超分子体系。然而，目前所报道的级联催化超分子体系功能较为单一并且缺乏对于细菌的靶向性，因此，开发一种兼具光热效应以及细菌靶向性能的超分子级联反应器用于抗菌领域是具有潜在的应用前景的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器(体内原位激活靶向杀灭S.mutans超分子光热纳米级联反应体系)及其制备方法，以解决口腔S.mutans感染引起干槽症存在的问题，在口腔感染微环境下，超分子光热纳米级联反应体系具有靶向杀灭S.mutans的能力，级联反应过程与光热效应的协同过程，可以快速且有效地对S.mutans进行杀伤，另外级联反应过程原位生成的凝胶，可以对拔牙窝进行有效地保护，促进其快速愈合，从而达到治愈干槽症的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明的技术方案之一：一种超分子光热纳米级联反应器，包括壳聚糖修饰的钯纳米方块载体、葡萄糖氧化酶和亚铁离子；
其中，所述壳聚糖修饰的钯纳米方块载体中的壳聚糖将葡萄糖氧化酶和亚铁离子整合到壳聚糖修饰的钯纳米方块载体上。
本发明的技术方案之二：一种上述用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器的制备方法，包括以下步骤：
(1)将壳聚糖和抗坏血酸溶于水中，然后加入H2PdCl4水溶液，搅拌均匀后静置陈化，得到壳聚糖修饰的钯纳米方块载体(CPNC)；
(2)将壳聚糖修饰的钯纳米方块载体配制成载体溶液，加入葡萄糖氧化酶溶液，搅拌反应，离心，得到壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶(CPNC@GOx)；
(3)在壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶中加入亚铁盐，在氮气气氛下搅拌反应，离心，得到所述超分子光热纳米级联反应器(CPNC@GOx@Fe2+)。
超分子光热纳米级联反应器是一种用于口腔感染微环境下，通过葡萄糖触发超分子级联催化反应过程，持续产生羟基自由基的超分子纳米级联反应器，该反应器由壳聚糖修饰的钯纳米方块(CPNC)载体通过多重氢键相互作用和配位相互作用将葡萄糖氧化酶和亚铁离子整合于组装体中构筑而成。其中葡萄糖氧化酶通过多重氢键相互作用负载到反应器中，亚铁离子通过壳聚糖上的氨基进行配位结合。
进一步地，步骤(1)中，所述H2PdCl4水溶液的浓度为0.01～0.1mol/L；所述壳聚糖、抗坏血酸和H2PdCl4水溶液的质量/体积比为6～60mg：5～50mg：1mL。
进一步地，步骤(1)中，所述静置陈化的时间为2～12h。
进一步地，步骤(2)中，所述载体溶液(壳聚糖修饰的钯纳米方块载体溶液)的浓度为1～20mg/mL；所述葡萄糖氧化酶溶液的浓度为10～100mg/mL；所述载体溶液和葡萄糖氧化酶溶液的体积比为5:1。
进一步地，步骤(2)中，所述搅拌反应的温度为4℃，时间为24h；所述离心的转速为8000rad/s，时间为10min。
进一步地，步骤(3)中，所述亚铁盐为七水合硫酸亚铁；所述搅拌反应的温度为4℃，时间为12～24h；所述离心的转速为14000rad/s，时间为15min。
进一步地，步骤(3)中，所述壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶与亚铁盐的质量比为1:2.5。
本发明的技术方案之三：一种上述超分子光热纳米级联反应器在制备治疗干槽症的药物中的应用。
所述超分子光热纳米级联反应器中的壳聚糖在变形链球菌感染的口腔牙窝环境中会发生质子化过程，并伴随着表面电势的由负转正，从而激活超分子光热纳米级联反应器靶向作用于变形链球菌细菌膜表面的能力。
在所述超分子光热纳米级联反应器在葡萄糖的触发下，可以在口腔感染环境中激活超分子光热纳米级联反应器反应过程，持续产生羟基自由基，羟基自由基作为一种活性氧能够对变形链球菌产生杀灭的作用。
所述超分子光热纳米级联反应器在808nm的红外光的照射下能够产生强烈的光热效应，从而实现体系的光热过程和级联反应过程协同抗菌效果。
所述超分子光热纳米级联反应器在葡萄糖的触发下可以发生级联反应过程，产生羟基自由基引发水溶性乙烯基单体(丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲叉双丙烯酰胺)发生自由基聚合过程，从而形成水凝胶网络。
本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明的超分子光热纳米级联反应器具有良好生物相容性，级联催化性能稳定在口腔感染微环境下，不仅能够保持稳定的催化性能，而具有靶向杀灭S.mutans的能力。外加葡萄糖可以触发超分子纳米级联反应过程，持续不断地产生羟基自由基，在实现对S.mutans的靶向杀灭效果，同时还可以引发乙烯基单体发生自由基聚合过程原位形生成水凝胶，对拔牙窝进行保护，进一步通过808nm的红外光定点照射可以实现光热效应和级联反应过程协同作用，快速消除拔牙窝处细菌感染，促进牙槽愈合。
(2)本发明的超分子光热纳米级联反应器适合于应对口腔S.mutans感染引起的干槽症治疗，具有广阔的临床应用前景。
(3)本发明制备的超分子光热纳米级联反应器的级联反应过程，在酸性条件下可被原位激活，并且反应器表面壳聚糖可以发生质子化过程，镶嵌在细菌的膜表面，有效地破坏细菌膜结构。超分子光热纳米级联反应器在极端的环境中(高温、蛋白酶)也可以保持良好的级联催化活性。
(4)本发明通过“一锅法”合成壳聚糖修饰的钯纳米方块载体，进一步利用多重氢键相互作用和配位相互作用将葡萄糖氧化酶和亚铁离子整合于纳米方块表面，构筑得到了生物相容性良好、级联催化性能稳定，且具有靶向灭菌性能的超分子光热纳米级联反应器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的超分子光热纳米级联反应器的构筑模式图，其中1为壳聚糖修饰的钯纳米方块载体，2为壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶，3为超分子光热纳米级联反应器；
图2为本发明实施例1制备的超分子光热纳米级联反应器的微观形貌以及元素分布图；
图3为本发明实施例1的超分子光热纳米级联反应器的构筑过程中的粒径和红外光谱的变化过程图；
图4为本发明实施例1制备的CPNC、CPNC@GOx、CPNC@GOx-Fe2+是否触发级联反应测试结果图；
图5为本发明实施例1制备的CPNC@GOx-Fe2+在不同pH环境下的表面电势变化情况以及级联反应过程的情况图；
图6为本发明实施例1制备的CPNC@GOx-Fe2+添加不同量的PEGDA形成水凝胶的结果图；
图7为本发明实施例1制备的CPNC@GOx-Fe2+添加不同量的PEGDA形成水凝胶的力学性能测试结果图；
图8为本发明实施例1制备的CPNC@GOx-Fe2+不同环境下杀灭变形链球菌的能力变化图；
图9为本发明实施例1制备的CPNC@GOx-Fe2+不同环境下靶向细菌能力表征图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器的制备方法：
(1)壳聚糖修饰的钯纳米方块载体(CPNC)的制备(一锅法)
H2PdCl4水溶液的配制：称取44.5mg氯化钯粉末加入到25mL的去离子水中，再量取41μL的浓盐酸加入到上述溶液中，充分搅拌直至体系转变为澄清透明的黄色溶液，即得浓度为0.01mol/L的H2PdCl4水溶液。
CPNC的制备：称取60mg壳聚糖粉末和50mg的抗坏血酸，然后加入15mL的去离子水，涡旋搅拌直至溶液澄清透明，之后加入10mL上述的H2PdCl4水溶液，充分搅拌均匀，静置陈化反应10h至反应体系由黄色溶液转变为黑褐色胶体，最后通过3500Da的透析袋除去多余的反应原料，冻干后即得到CPNC纳米颗粒。
(2)壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶(CPNC@GOx)的制备
将CPNC加入去离子水中，配制成浓度为2mg/mL的CPNC水溶液，然后取500μL CPNC水溶液，并向其中加入100μL浓度为10mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液，在4℃下搅拌24h后高速离心(8000rad/s，10min)去除上清液中游离的葡萄糖氧化酶，取其沉淀即得CPNC@GOx(组装体)。
(3)超分子光热纳米级联反应器的制备
在1.7mg CPNC@GOx中加入1mL超纯水超声分散后，再加入4.25mg七水合硫酸亚铁，然后在4℃下以及氮气氛围中搅拌12h后高速离心(14000rad/s，15min)除去上清液中未负载的亚铁离子，取其沉淀即得超分子光热纳米级联反应器(CPNC@GOx-Fe2+)。
实施例2
一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器的制备方法：
(1)壳聚糖修饰的钯纳米方块载体(CPNC)的制备(一锅法)
H2PdCl4水溶液的配制：称取222.5mg氯化钯粉末加入到25mL的去离子水中，再量取205μL的浓盐酸加入到上述溶液中，充分搅拌直至体系转变为澄清透明的黄色溶液，即得浓度为0.05mol/L的H2PdCl4水溶液。
CPNC的制备：称取300mg壳聚糖粉末和250mg的抗坏血酸，然后加入15mL的去离子水，涡旋搅拌直至溶液澄清透明，之后加入10mL上述的H2PdCl4水溶液，充分搅拌均匀，静置陈化反应8h至反应体系由黄色溶液转变为黑褐色胶体，最后通过3500Da的透析袋除去多余的反应原料，干燥后得到CPNC。
(2)壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶(CPNC@GOx)的制备
将CPNC加入去离子水中，配制成浓度为10mg/mL的CPNC水溶液，然后取500μL CPNC水溶液，并向其中加入100μL浓度为50mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液，在4℃下搅拌24h后高速离心(8000rad/s，10min)去除上清液中游离的葡萄糖氧化酶，取其沉淀即得CPNC@GOx(组装体)。
(3)超分子光热纳米级联反应器的制备
在8.5mg CPNC@GOx中加入5mL超纯水超声分散后，再加入21.25mg七水合硫酸亚铁，然后在4℃下以及氮气氛围中搅拌12h后高速离心(14000rad/s，15min)除去上清液未负载的亚铁离子，取其沉淀即得超分子光热纳米级联反应器(CPNC@GOx-Fe2+)。
实施例3
一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器的制备方法：
(1)壳聚糖修饰的钯纳米方块载体(CPNC)的制备(一锅法)
H2PdCl4水溶液的配制：称取400.5mg氯化钯粉末加入到25mL的去离子水中，再量取369μL的浓盐酸加入到上述溶液中，充分搅拌直至体系转变为澄清透明的黄色溶液，即得浓度为0.09mol/L的H2PdCl4水溶液。
CPNC的制备：称取540mg壳聚糖粉末和450mg的抗坏血酸，然后加入15mL的去离子水，涡旋搅拌直至溶液澄清透明，之后加入10mL上述的H2PdCl4水溶液，充分搅拌均匀，静置陈化反应12h至反应体系由黄色溶液转变为黑褐色胶体，最后通过3500Da的透析袋除去多余的反应原料，干燥后得到CPNC。
(2)壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶(CPNC@GOx)的制备
将CPNC加入去离子水中，配制成浓度为18mg/mL的CPNC水溶液，然后取500μL CPNC水溶液，并向其中加入100μL浓度为90mg/mL的葡萄糖氧化酶溶液，在4℃下搅拌24h后高速离心(8000rad/s，10min)去除上清液游离的葡萄糖氧化酶，取其沉淀即得CPNC@GOx(组装体)。
(3)超分子光热纳米级联反应器的制备
在15.3mg CPNC@GOx中加入9mL超纯水超声分散后，再加入38.28mg七水合硫酸亚铁，然后在4℃下以及氮气氛围中搅拌12h后高速离心(14000rad/s，15min)除去上清液未负载的亚铁离子，取其沉淀即得超分子光热纳米级联反应器(CPNC@GOx-Fe2+)。
效果例1
取1mg实施例1制备的超分子光热纳米级联反应器加入10mL去离子水中，超声分散均匀，得到超分子光热纳米级联反应器溶液，然后将溶液滴加在铜网上，待溶剂干燥、喷金处理后，通过扫描电子显微镜观察超分子光热纳米级联反应器的微观形貌图和元素分布，结果图2。
从图2中可以看出，形成的超分子光热纳米级联反应器依旧保持钯纳米方块的形貌，进一步通过元素分布发现，葡萄糖氧化酶中的磷元素和硫酸亚铁中的铁元素均匀的分布在钯纳米方块的外层，钯纳米方块通过壳聚糖层成功的整合了上述两种具有催化功能的组分。
效果例2
测定实施例1制备的超分子光热纳米级联反应器过程中制备的CPNC、CPNC@GOx和CPNC@GOx-Fe2+的粒径(通过纳米粒度仪测定体系粒径)以及红外光谱，结果见图3。
从图3中可以看出，通过抗坏血酸作为还原剂，壳聚糖作为稳定剂，“一锅法”制备出的CPNC的粒径尺寸为187.3nm左右，通过多重氢键相互作用负载葡萄糖氧化酶之后，其粒径增加到196.1nm左右，进一步通过配位相互作用将亚铁离子负载形成最终的超分子光热纳米级联反应器，其尺寸为247.9nm左右。从粒径的增加可以初步判断逐步组装过程，意味着葡萄糖氧化酶以及亚铁离子成功负载到CPNC的壳聚糖层。
通过红外傅里叶变换光谱(验证组装的过程)可以看出，CPNC负载葡萄糖氧化酶后，在3100～3500cm-1、1542～1660cm-1和86～1173cm-1处红外吸收峰显著增强，表明CPNC与葡萄糖氧化酶之间通过氢键相互作用形成了稳定的组装，在1542～1660cm-1和864～1173cm-1的红外吸收峰发生了轻微偏移，进一步验证了亚铁离子的配位过程。
效果例3
通过紫外可见吸收光谱监测3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)在650nm处的紫外吸收变化，检测实施例1制备的CPNC、CPNC@GOx和CPNC@GOx-Fe2+是否可以触发级联反应，具体步骤如下：10μL CPNC、CPNC@GOx、CPNC@GOx-Fe2+(CPNC 1mg/mL，CPNC@GOx1.70mg/mL，CPNC@GOx-Fe2+5.95mg/mL)，50μL TMB(0.03M)溶液加入1.5mL乙酸缓冲液(pH＝4)混合均匀，然后加入1.5mL葡萄糖溶液(浓度360mM)立即反应测试，200s后测试溶液的紫外吸收曲线。结果见图4。
从图4中可以看出，只有在形成最终的反应器(CPNC@GOx-Fe2+)之后，级联反应才可以被触发，反应器(CPNC@GOx-Fe2+)在葡萄糖的触发下可以通过葡萄糖的催化氧化过程以及芬顿反应过程产生羟基自由基。
效果例4
测定本发明实施例1制备的超分子光热纳米级联反应器在不同pH条件下的表面电势变化测试，具体步骤如下：10μL CPNC@GOx-Fe2+(5.95mg/mL)加入到1.5mL缓冲液(pH＝1.16，2.46，4.00，5.90，6.47，7.26，9.50)混合均匀，通过动态光散射仪测试纳米粒子表面电势。
超分子光热纳米级联反应器在不同pH条件下级联反应过程，具体步骤如下：10μLCPNC@GOx-Fe2+(5.95mg/mL)，50μL TMB(0.03M)溶液加入1.5mL缓冲液(pH＝2.46，4.00，5.90，6.47，7.30，9.50)混合均匀，然后加入1.5mL葡萄糖溶液(浓度360mM)立即反应测试，200s后记录在652nm处的紫外吸收值。结果见图5。
从图5中可以看出，由于反应器表面壳聚糖的质子化过程以及葡萄糖氧化酶等电点的影响，反应器在酸性条件下表现出明显的正电势，在碱性条件下表现为负电势。这一特点赋予了反应器在口腔感染微境下靶向杀灭细菌的能力；另外，在相同的反应时间下，检测3,3’,5,5’-四甲基联苯胺在652nm处吸收峰的变化情况，可以推断反应器在不同酸碱环境下的级联反应过程产生羟基自由基的效率，从图5中可以看出，在碱性条件下，产生的羟基自由基效率很低，而在弱酸的条件下，反应器均表现出较高的羟基自由基产生效率，此特点使超分子纳米级联反应器可以在口腔感染微环境下原位激发强烈的活性氧靶向抗菌效果。
效果例5
测定本发明实施例1制备的超分子光热纳米级联反应器引发乙烯基单体(PEGDA)原位生成凝效果，具体步骤如下：1mL CPNC@GOx-Fe2+(5.95mg/mL)加入到1mL PEGDA的葡萄糖醋酸缓冲水溶液中，其中PEGDA的浓度为3wt％，6wt％，9wt％，12wt％，16wt％，25wt％，葡萄糖的浓度为50mM，醋酸缓冲pH＝4.00，浓度为0.01M。静置10min后倒置试管观察成凝结果，结果见图6。
从图6中可以看出，当体系PEGDA的浓度达到3wt％时，能够形成稳定的水凝胶体系，原因是在葡萄糖的触发下，反应器发生超分子纳米级联反应过程，引发聚乙二醇(二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)发生自由基聚合过程，从而在水溶液中形成稳定的水凝胶网络结构。
效果例6
测定本发明实施例1超分子光热纳米级联反应器原位形成的凝胶的力学性能，具体步骤如下：1mL CPNC@GOx-Fe2+(5.95mg/mL)加入到1mL PEGDA的葡萄糖醋酸缓冲水溶液中，其中PEGDA的浓度为6wt％，9wt％，12wt％，16wt％，25wt％，葡萄糖的浓度为50mM，醋酸缓冲pH＝4.00，浓度为0.01M。静置10min后，通过流变仪测试凝胶的力学强度，结果见图7。
测定方法为：在本发明制备的超分子光热纳米级联反应器中加入不同质量分数的PEGDA，形成凝胶后，测定力学性能。
从图7中可以看出，本发明制备的超分子光热纳米级联反应器原位形成的凝胶均具有一定的机械性能，从流变测试可以发现，凝胶的储能模型为103Pa左右，并且均大于其损耗模量。
效果例7
测定本发明实施例1制备的超分子光热纳米级联反应器(CPNC@GOx-Fe2+)不同环境下杀灭变形链球菌的能力(通过平板计数法进行评估)，测试分为四组具体操作步骤如下：
(1)空白组(醋酸酯缓冲液浓度为0.01M，pH＝4.00，葡萄糖浓度为25mM)；
(2)CPNC@GOx-Fe2+，pH＝7.26(PBS浓度为0.01M，pH＝7.26，葡萄糖浓度为25mM)；
(3)CPNC@GOx-Fe2+，pH＝4.00(醋酸酯缓冲液浓度为0.01M，pH＝4.00，葡萄糖浓度为25mM)；
(4)CPNC@GOx-Fe2+，pH＝4.00NIR(醋酸酯缓冲液浓度为0.01M，pH＝4.00，葡萄糖浓度为25mM，通过近红外NIR激光照射15min～240min，其波长为808nm，光强为1.0W/cm2)。
CPNC@GOx-Fe2+和细菌的浓度分别为2.975mg/mL和1×108CFU/mL。在不同环境下对细菌悬液处理不同时间后取10μL等分液，连续稀释后置于琼脂上，37℃孵育24h，测定CFU形成数量。结果见图8。
从图8中可以看出，本发明制备的超分子光热纳米级联反应器可以通过光热效应和级联反应过程协同有效地杀灭变形链球菌。
效果例8
测定本发明实施例1制备的超分子光热纳米级联反应器协同靶向杀灭细菌的能力，测试分为四组具体操作步骤如下：
(1)空白组(醋酸酯缓冲液浓度为0.01M，pH＝4.00，葡萄糖浓度为25mM)；
(2)CPNC@GOx-Fe2+，pH＝7.26(PBS浓度为0.01M，pH＝7.26，葡萄糖浓度为25mM)；
(3)CPNC@GOx-Fe2+，pH＝4.00(醋酸酯缓冲液浓度为0.01M，pH＝4.00，pH＝4.00，葡萄糖浓度为25mM)；
(4)CPNC@GOx-Fe2+，pH＝4.00NIR(醋酸酯缓冲液浓度为0.01M，pH＝4.00，葡萄糖浓度为25mM，通过近红外NIR激光照射60min，其波长为808nm，光强为1.0W/cm2)。
CPNC@GOx-Fe2+和细菌的浓度分别为2.975mg/mL和1×108CFU/mL。将上述材料加入到96孔板中并加入硅片，再加入细菌悬液处理60min后，除去上清液并通过脱水处理后，喷金，通过扫描电镜进行拍摄。结果见图9。
从图9中可以看出，超分子光热纳米级联反应器可以镶嵌在细菌的膜表面，级联反应过程和光热效应的协同作用可以更加有效地破坏细菌膜结构。
对比例1
CPNC的制备：称取540mg壳聚糖粉，然后加入15mL的醋酸缓冲溶液(pH＝4.00)，涡旋搅拌直至溶液澄清透明，之后加入10mL上述的H2PdCl4水溶液，充分搅拌均匀，静置陈化反应12h至反应体系依旧保持黄色透明状，此现象意味着体系中抗坏血酸作为还原剂是必须的。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种超分子光热纳米级联反应器，其特征在于，包括壳聚糖修饰的钯纳米方块载体、葡萄糖氧化酶和亚铁离子；
其中，所述壳聚糖修饰的钯纳米方块载体中的壳聚糖将葡萄糖氧化酶和亚铁离子整合到壳聚糖修饰的钯纳米方块载体上。
2.一种权利要求1所述的超分子光热纳米级联反应器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将壳聚糖和抗坏血酸溶于水中，然后加入H2PdCl4水溶液，搅拌均匀后静置陈化，得到壳聚糖修饰的钯纳米方块载体；
（2）将壳聚糖修饰的钯纳米方块载体配制成载体溶液，加入葡萄糖氧化酶溶液，搅拌反应，离心，得到壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶；
（3）在壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶中加入亚铁盐，在氮气气氛下搅拌反应，离心，得到所述超分子光热纳米级联反应器。
3.根据权利要求2所述的超分子光热纳米级联反应器的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述H2PdCl4水溶液的浓度为0.01~0.1mol/L；所述壳聚糖、抗坏血酸和H2PdCl4水溶液的质量/体积比为6~60mg：5~50mg：1mL。
4.根据权利要求2所述的超分子光热纳米级联反应器的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述静置陈化的时间为2~12h。
5.根据权利要求2所述的超分子光热纳米级联反应器的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述载体溶液的浓度为2~20mg/mL；所述葡萄糖氧化酶溶液的浓度为10~100mg/mL；所述载体溶液和葡萄糖氧化酶溶液的体积比为5:1。
6.根据权利要求2所述的超分子光热纳米级联反应器的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述搅拌反应的温度为4℃，时间为24h；所述离心的转速为8000rad/s，时间为10min。
7.根据权利要求2所述的超分子光热纳米级联反应器的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述亚铁盐为七水合硫酸亚铁；所述搅拌反应的温度为4℃，时间为12~24h；所述离心的转速为14000rad/s，时间为15min。
8.根据权利要求2所述的超分子光热纳米级联反应器的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述壳聚糖修饰钯纳米方块负载葡萄糖氧化酶与亚铁盐的质量比为1:2.5。
9.一种权利要求1所述的超分子光热纳米级联反应器在制备治疗干槽症的药物中的应用。
CN202211284307.XA 2022-10-20 2022-10-20 一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备方法 Active CN115590959B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211284307.XA CN115590959B (zh) 2022-10-20 2022-10-20 一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211284307.XA CN115590959B (zh) 2022-10-20 2022-10-20 一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115590959A CN115590959A (zh) 2023-01-13
CN115590959B true CN115590959B (zh) 2023-10-20

Family

ID=84848417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211284307.XA Active CN115590959B (zh) 2022-10-20 2022-10-20 一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115590959B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6699507B1 (en) * 1999-08-05 2004-03-02 Wisconsin Alulmni Research Foundation Colloidal particles of different element composition for specific labeling purposes
CN114917339A (zh) * 2022-03-07 2022-08-19 深圳大学 一种双酶纳米诊疗剂及其制备方法与应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170009366A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 The Curators Of The University Of Missouri Egcg stabilized pd nanoparticles, method for making, and electrochemical cell
IT201800003475A1 (it) * 2018-03-13 2019-09-13 Fondazione St Italiano Tecnologia Procedimento per determinare la capacità antiossidante di un campione biologico e relativo kit.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6699507B1 (en) * 1999-08-05 2004-03-02 Wisconsin Alulmni Research Foundation Colloidal particles of different element composition for specific labeling purposes
CN114917339A (zh) * 2022-03-07 2022-08-19 深圳大学 一种双酶纳米诊疗剂及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN115590959A (zh) 2023-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liang et al. Facile synthesis of ZnO QDs@ GO-CS hydrogel for synergetic antibacterial applications and enhanced wound healing
Ballesteros et al. Polycaprolactone nanofiber mats decorated with photoresponsive nanogels and silver nanoparticles: Slow release for antibacterial control
Vimala et al. Fabrication of curcumin encapsulated chitosan-PVA silver nanocomposite films for improved antimicrobial activity
KR101557973B1 (ko) 자외선 차단물질을 함유하는 고분자 나노입자 및 그제조방법
Ali et al. Modulation of size, shape and surface charge of chitosan nanoparticles with reference to antimicrobial activity
Lin et al. Preparation of pH-responsive avermectin/feather keratin-hyaluronic acid with anti-UV and sustained-release properties
Fullriede et al. pH-responsive release of chlorhexidine from modified nanoporous silica nanoparticles for dental applications
Elbarbary et al. Radiation synthesis and characterization of polyvinyl alcohol/chitosan/silver nanocomposite membranes: antimicrobial and blood compatibility studies
Gupta et al. Synthesis of chitosan-g-poly (acrylamide)/ZnS nanocomposite for controlled drug delivery and antimicrobial activity
Marei et al. Enhanced antibacterial activity of Egyptian local insects' chitosan-based nanoparticles loaded with ciprofloxacin-HCl
Ferreira et al. Surface modification of poly (dimethylsiloxane) by two-step plasma treatment for further grafting with chitosan–Rose Bengal photosensitizer
Du et al. NIR-activated multi-hit therapeutic Ag2S quantum dot-based hydrogel for healing of bacteria-infected wounds
Banerjee et al. Antimicrobial cotton fibre coated with UV cured colloidal natural rubber latex: A sustainable material
Pathania et al. Studies on anticancerious and photocatalytic activity of carboxymethyl cellulose-cl-poly (lactic acid-co-itaconic acid)/ZnO-Ag nanocomposite
Qi et al. Facile synthesis of ε-poly-L-lysine-conjugated ZnO@ PDA as photothermal antibacterial agents for synergistic bacteria killing and biofilm eradication
CN115590959B (zh) 一种用于治疗干槽症的超分子光热纳米级联反应器及其制备方法
Fang et al. Antibacterial functionalized carbon dots and their application in bacterial infections and inflammation
Phromviyo et al. Effect of a surface stabilizer on the formation of polyoxalate nanoparticles and their release profiles
KR20140080467A (ko) 자외선 차단물질을 함유하는 고분자 나노입자 및 그 제조방법
CN113855802A (zh) 一种仿生纳米诱饵及其制备方法和在脓毒症治疗中应用
Zhang et al. Near‐infrared Light‐accelerated Glucose Oxidase‐MoS2 Cascade Catalytic Chemodynamic Therapy in Synergistic Cationic Polymer Hydrogels to Combate Multibacterial Infection
Kemin et al. Amino-starch Nanoparticles as Controlled Release Nanocarriers for Curcumin.
CN114533660A (zh) 一种牙周局部递送制剂、其制备方法及应用
Shameli et al. Cross-linked Chitosan-Based Hydrogels Nanocomposites for Treatment of Disease
Ponnanikajamideen et al. In-vivo wound healing efficiency of curcumin loaded on chitosan polyvinyl propylene nanofilm

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant