一种趋化抗菌纳米材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种趋化抗菌纳米材料，包括氧化石墨烯和包覆于氧化石墨烯表面的聚多巴胺，所述聚多巴胺表面吸附有抗菌肽，在所述抗菌肽上通过化学反应加载有趋化剂。其解决了细菌入侵机体以及细菌、药物在组织残留的问题。本发明专利技术还公开了上述趋化抗菌纳米材料的制备方法及应用。

【技术实现步骤摘要】
一种趋化抗菌纳米材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及医用卫生材料，具体涉及一种趋化抗菌纳米材料及其制备方法和应用。
技术介绍
感染对人类健康构成巨大的威胁，在过去的几十年里，抗生素为感染性疾病带来的希望，拯救了许多生命。但是抗生素引发的过敏反应、毒性反应以及细菌耐药性等问题不容小觑。非抗生素抗菌剂是目前抗菌研究的重要方向。目前所研究的非抗生素抗菌剂主要包括原始金属纳米粒子、氧自由基、光热材料、抗菌肽等等。这些材料和方法尽管在杀灭细菌方面具有一定的优势，但也有一些局限性，如选择性差、损伤正常组织和细胞、低活性和不稳定性等。此外，细菌和药物的残留对组织有非常严重的影响。因此，将细菌从伤口组织中引出、捕获并杀死，将是减少药物、细菌在组织内残留、降低组织损伤的有效方式。当前非抗生素抗菌方法的研究热点主要有抗菌肽、光热疗法和有毒的小分子。抗菌肽是一种由多细胞生物分泌的对抗病原微生物的防御物质，它与细菌结合可以通过增加膜通透性，从而破坏其屏障功能。细菌膜的结构比较保守、难以突变，因此抗菌肽不易引起细菌耐药性，有望作为抗生素的理想替代品。然而，抗菌肽不够稳定，需要载体支持。石墨烯、金纳米棒等光热材料既具有抗菌性能，又是良好的载体。例如，氧化石墨烯GO可以吸收808nm的近红外光并将其转换为热能。此外，GO带有丰富的基团如羧基和羟基，它们可以通过化学反应来连接不同类型的小分子，因此它可以作为一种很好的载体。为此，我们推测抗菌肽和GO的组合将形成一种非常优异的抗菌系统。但是细菌和药物残留对组织有非常严重的影响。细菌的趋化性是指环境刺激，特别是化学物质，它能驱动细菌向生理上有利的位置移动。细菌趋化的主要机制是细菌鞭毛通过周期性的交替平滑游动和短暂的方向性变化，从而执行有偏向的随机运动。细菌趋化性显示了将细菌从感染部位转移出去的潜力，然而目前几乎没有利用细菌趋化性设计抗菌材料的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种趋化抗菌纳米材料及其制备方法和应用，其解决了细菌入侵机体以及细菌、药物在组织残留的问题。本专利技术所述的趋化抗菌纳米材料，包括氧化石墨烯和包覆于氧化石墨烯表面的聚多巴胺，所述聚多巴胺表面吸附有抗菌肽，在所述抗菌肽上通过化学反应加载有趋化剂。进一步，所述氧化石墨烯为单片层结构。进一步，所述抗菌肽为短杆菌肽、乳酸杆菌素、天蚕素、防御素、蛙皮抗菌肽或乳链菌肽；所述趋化剂为赖氨酸、精氨酸、谷氨酰胺、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸或硫化物。进一步，所述抗菌肽为HHC-36，序列为KRWWKWWRR，所述趋化剂为L-赖氨酸。一种趋化抗菌纳米材料的制备方法，其包括如下步骤：S1，将盐酸多巴胺加入到Tris-HCl缓冲液中，然后加入氧化石墨烯，超声处理后，搅拌反应，以在氧化石墨烯表面包覆聚多巴胺，离心，得到PDA@GO；S2，将抗菌肽和S1得到的PDA@GO加入到Tris-HCl缓冲液中，搅拌反应，以在聚多巴胺表面吸附抗菌肽，离心，得到抗菌肽-PDA@GO；S3，将趋化剂溶解于Tris-HCl缓冲液中得到趋化剂溶液，先加入NHS在温度为25～30℃的条件下搅拌反应2～3h，然后加入EDC和抗菌肽-PDA@GO，搅拌反应，以在抗菌肽上通过脱水缩合反应加载趋化剂，离心，得到趋化抗菌纳米材料即趋化剂/抗菌肽-PDA@GO。进一步，所述S1中盐酸多巴胺和氧化石墨烯的质量比为2：1；所述S2中PDA@GO和抗菌肽的质量比为5～6：1；所述S3中抗菌肽-PDA@GO和趋化剂的质量比为1：1～2。进一步，所述S1中盐酸多巴胺按0.2mg/mL的浓度加入到Tris-HCl缓冲液中。进一步，所述S3中趋化剂在反应溶液中的浓度为10mM，所述NHS和EDC在反应溶液中的浓度均为0.2mg/mL。进一步，所述S1、S2和S3中的Tris-HCl缓冲液浓度为10mM，pH值为8.5。上述趋化抗菌纳米材料或上述制备方法制备得到的趋化抗菌纳米材料在抗菌生物制剂中的应用。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果。1、本专利技术在氧化石墨烯表面包覆聚多巴胺，一方面由于聚多巴胺粘性较大，利于吸附抗菌肽，另一方面聚多巴胺能够隔开氧化石墨烯和抗菌肽，避免两者直接接触反应生成沉淀。趋化剂通过化学反应加载于抗菌肽上，实现了细菌趋化剂与抗菌剂联合。2、本专利技术所述的趋化抗菌纳米材料由于加载有趋化剂，具有相当强的细菌趋化性能，并且能在短时间内聚集细菌。此外，由于该纳米材料本身具有抗菌肽，具有杀菌性，在细菌聚集的时候纳米材料对细菌的抑制作用也逐渐显现出来，直到细菌的趋化与杀菌达到一个平衡，此后，死亡的细菌占多数，因此，被趋化的活细菌数量呈现一种先增后减的趋势。3、本专利技术所述的趋化抗菌纳米材料对铜绿假单胞菌的抑菌率能够达到100％，在治疗感染性伤口时，可以完全避免细菌对创面的影响，促进创面愈合。同时，该趋化抗菌纳米材料对创面细菌的趋化呈现一种3D效应，能吸引创面表层以及组织内部的细菌，避免细菌的侵袭感染。此外，由于材料无需进入组织内部，减少了细菌、药物在组织内的残留，对机体起到良好的保护作用。附图说明图1是本专利技术所述趋化抗菌纳米材料的制备流程示意图；图2是本专利技术所述趋化抗菌纳米材料的趋化抗菌示意图；图3是本专利技术实施例一制得的趋化抗菌纳米材料的透射电镜图；图4是本专利技术实施例一制得的趋化抗菌纳米材料的原子力显微镜图；图5是不同组别材料的运动琼脂平板趋化效果图；图6是不同组别材料的运动琼脂平板趋化效果的定量分析图；图7是不同组别材料的毛细管趋化效果图；图8是不同组别材料的体外抗菌效果图；图9是不同组别材料的体外抗菌效果数据统计图；图10是本专利技术实施例一制得的趋化抗菌纳米材料的细胞活性示意图；图11是采用不同组别材料治疗动物皮肤创面的伤口表面细菌量示意图；图12是采用不同组别材料治疗动物皮肤创面的伤口表面细菌数据统计图之一；图13是采用不同组别材料治疗动物皮肤创面的伤口表面细菌数据统计图之一；图14是采用不同组别材料治疗动物皮肤创面的伤口组织细菌量示意图；图15是采用不同组别材料治疗动物皮肤创面的伤口组织细菌数据统计图之一；图16是采用不同组别材料治疗动物皮肤创面的伤口组织细菌数据统计图之二；图17是不同组别的动物皮肤创面治疗效果测试的创面照片；图18是不同组别的动物皮肤创面治疗效果测试的愈合率统计图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细说明。实施例一，一种趋化抗菌纳米材料，包括氧化石墨烯和包覆于氧化石墨烯表面的聚多巴胺，所述聚多巴胺表面吸附有抗菌肽，在所述抗菌肽上通过化学反应加载有趋化剂，所述氧化石墨烯GO为片状结构，片径约500nm，抗菌肽为短杆菌肽HHC-36，序列为KRWWKWWRR，所述趋化剂为L-赖氨酸，即L-Lysine，为便于说明将其缩写为L-Lys。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种趋化抗菌纳米材料，其特征在于：包括氧化石墨烯和包覆于氧化石墨烯表面的聚多巴胺，所述聚多巴胺表面吸附有抗菌肽，在所述抗菌肽上通过化学反应加载有趋化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种趋化抗菌纳米材料，其特征在于：包括氧化石墨烯和包覆于氧化石墨烯表面的聚多巴胺，所述聚多巴胺表面吸附有抗菌肽，在所述抗菌肽上通过化学反应加载有趋化剂。


2.根据权利要求1所述的趋化抗菌纳米材料，其特征在于：所述氧化石墨烯为单片层结构。


3.根据权利要求1或2所述的趋化抗菌纳米材料，其特征在于：所述抗菌肽为短杆菌肽、乳酸杆菌素、天蚕素、防御素、蛙皮抗菌肽或乳链菌肽；
所述趋化剂为赖氨酸、精氨酸、谷氨酰胺、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、α酮戊二酸或硫化物。


4.根据权利要求1或2所述的趋化抗菌纳米材料，其特征在于：所述抗菌肽为HHC-36，序列为KRWWKWWRR，所述趋化剂为L-赖氨酸。


5.一种趋化抗菌纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将盐酸多巴胺加入到Tris-HCl缓冲液中，然后加入氧化石墨烯，超声处理后，搅拌反应，以在氧化石墨烯表面包覆聚多巴胺，离心，得到PDA@GO；
S2，将抗菌肽和S1得到的PDA@GO加入到Tris-HCl缓冲液中，搅拌反应，以在聚多巴胺表面吸附抗菌肽，离心，得到抗菌肽-PDA@GO；
S3，将趋化剂溶解于Tris-HCl缓冲液中得到趋化剂溶液，先加入NH...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹日兴，罗高兴，肖玲，郭熠城，倪文强，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：重庆;50