一种具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料及其制备方法和用途，属于生物医用材料领域。该纳米材料是由如下配比的原料制备而成：POD‑M 1～10重量份，十六烷基三甲基溴化铵1～10重量份，碱0.001～0.1重量份，原硅酸四乙酯10～100体积份，环己烷100～1000体积份；所述POD‑M由如下重量配比的原料制备而成：一水合乙酸铜1～10份，磷钼酸1～10份，谷氨酸1～10份，均苯三甲酸1～10份。本发明专利技术基于原位“捕获‑杀灭”(LCK)灭菌模型的V‑POD‑M纳米体系具有强大的广谱病原体捕获和杀灭能力，这不仅为其他催化体系提供了提高催化活性的新策略，而且在高效抗病原体感染，抗菌植入材料，复合支架材料等生物医学领域的应用中显示出替代抗生素巨大的可能性。

A kind of enzyme like material with spiny structure and active oxygen species production and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料及其制备方法和用途
本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料及其制备方法和用途。
技术介绍
在全球流行病爆发的紧急情况下，严重的传染病(例如急性呼吸道综合症、化脓性皮肤病和粘膜炎)每年都困扰着数百万人。目前，由于缺乏特效药物及治疗方案，开发针对细菌和病原微生物引起的感染的新治疗策略具有重要意义。大自然创造了一种有效的杀菌模型，即噬菌体的抗菌过程。噬菌体是一种具有独特刺尾脚的病毒，它可以实现靶向的细菌捕获。随后，噬菌体的核酸，作为一种杀菌物质，可以被释放并进入细菌以诱导其消融。研究者将这种分布过程定义为原位“捕获-杀灭”(LCK)灭菌LCK模型。基于噬菌体LCK模型的模拟可以为开发临床抗感染领域的有效治疗策略提供巨大潜力。要构建具有LCK模型的纳米系统，首先，必须设计具有许多介孔的多刺结构。刺状表面具有较高的粗糙度，可以增强生物主体与材料之间的相互作用。同时，介孔的微观结构可以负载大量的杀菌物质并确保其有效释放。其次，需要开发一种有效的抗菌途径作为纳米系统的核心。迄今为止，已经广泛报道了几种基于抗生素，金属离子，肽链和活性氧(ROS)的可行策略。由于ROS的生命周期短，它只能对周围的物质造成不可逆转的损害，而不会损伤其他部位的物质，表现出良好的生物相容性。而且，ROS的分子量非常小，这有助于其在介孔中的扩散。使ROS可以迅速传播到病原体的表面。因此，基于ROS的纳米系统更适合于构建LCK模型以实现有效的抗感染治疗。受到免疫系统中过氧化物酶(POD)的启发，POD模拟物(POD-M)，尤其是金属有机骨架(MOF)衍生的POD-M在产生ROS方面显示出巨大的优势。MOF具有均匀分布的分子/原子级催化中心和多孔结构，可促进POD底物的运输和催化；因此，它们已经成为最有前途的POD模拟催化纳米平台之一。此外，高孔隙率还赋予了MOF负载其他活性助催化剂的能力，从而降低了生成ROS所需的能垒，并实现了级联的POD模拟催化过程。然而，该过程很少报道，找到具有级联催化性能的最佳MOF仍然是一个很大的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料及其制备方法和用途。本专利技术提供了一种具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料，它是由如下配比的原料制备而成：POD-M1～10重量份，十六烷基三甲基溴化铵1～10重量份，碱0.001～0.1重量份，原硅酸四乙酯10～100体积份，环己烷100～1000体积份；所述POD-M由如下重量配比的原料制备而成：一水合乙酸铜1～10份，磷钼酸1～10份，谷氨酸1～10份，均苯三甲酸1～10份。进一步地，前述的具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料是由如下配比的原料制备而成：POD-M4重量份，十六烷基三甲基溴化铵10重量份，碱0.02～0.03重量份，原硅酸四乙酯80～100体积份，环己烷300～400体积份；优选地，它是由如下配比的原料制备而成：POD-M4重量份，十六烷基三甲基溴化铵10重量份，碱0.0276重量份，原硅酸四乙酯80体积份，环己烷320体积份。进一步地，所述POD-M由如下重量配比的原料制备而成：一水合乙酸铜5～6份，磷钼酸8～10份，谷氨酸2～3份，均苯三甲酸4～5份；优选地，所述POD-M由如下重量配比的原料制备而成：一水合乙酸铜5.59份，磷钼酸9份，谷氨酸2.81份，均苯三甲酸4.22份。进一步地，所述碱为氢氧化钠；和/或，所述谷氨酸为L-谷氨酸。进一步地，所述POD-M的制备方法包括如下步骤：(1)将一水合乙酸铜、磷钼酸和谷氨酸溶解于去离子水中，得金属溶液；(2)将均苯三甲酸溶于去离子水中得均苯三甲酸溶液，将均苯三甲酸溶液加入金属溶液中，反应，得POD-M；优选地，步骤(1)中，所述一水合乙酸铜和去离子水的的质量体积比为(0.1～1)g：(100～150)mL；和/或，步骤(2)中，所述均苯三甲酸溶液和去离子水的质量体积比为(0.1～1)g：(100～150)mL；更优选地，步骤(1)中，所述一水合乙酸铜和去离子水的的质量体积比为0.559g：120mL；和/或，步骤(2)中，所述均苯三甲酸溶液和去离子水的质量体积比为0.422g：120mL。进一步地，步骤(1)中，所述溶解为室温下搅拌溶解；和/或，步骤(2)中，所述反应为室温下搅拌10～15小时；和/或，步骤(2)中，所述将均苯三甲酸溶液加入金属溶液时连续搅拌；优选地，步骤(2)中，所述反应为室温下搅拌14小时；更优选地，步骤(2)中，所述反应后还包括如下步骤：将反应液离心、洗涤。本专利技术还提供了一种前述的具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料的制备方法，它包括如下步骤：A.将POD-M、十六烷基三甲基溴化铵和碱加入去离子水中，得POD-M溶液；B.将原硅酸四乙酯溶解在环己烷，加入到POD-M溶液中，反应，即得；优选地，步骤A中，所述POD-M和去离子水的质量体积比为(0.1～1)g：(10～100)mL；更优选地，步骤A中，所述POD-M和去离子水的质量体积比为0.4g：81.2mL。进一步地，步骤A中，所述将POD-M、十六烷基三甲基溴化铵和碱加入去离子水后在50～100℃下搅拌1～5h；和/或，步骤B中，所述反应为50～100℃下搅拌24～48h；优选地，步骤A中，所述将POD-M、十六烷基三甲基溴化铵和碱加入去离子水后在60℃下搅拌2h；和/或，步骤B中，所述反应为60℃下搅拌48h；更优选地，步骤B中，所述反应后还包括如下步骤：将反应液离心，洗涤，干燥。本专利技术还提供了一种用于加快活性氧产生的组合物，它由一水合乙酸铜和磷钼酸组成，所述一水合乙酸铜和磷钼酸的质量比为(1～10)：(1～10)；优选地，所述一水合乙酸铜和磷钼酸的质量比为5.59：9。本专利技术还提供了前述的具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料或前述的组合物在制备抗菌和/或抗炎的材料和/或药物中的用途。本专利技术中，如果重量份单位为g，那么体积份单位为mL；如果重量份单位为kg，那么体积份单位为L。即重量份和体积份对应关系为g对应mL；kg对应L，依次类推。本专利技术首次揭示了由MOF触发的级联POD拟态催化反应，即由V-POD-M引起的过氧化物酶模拟的协同催化反应。本专利技术制备了一种具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料(也叫纳米系统，V-POD-M)，该V-POD-M具有类病毒的粗糙外壳，可在体内模拟LCK模型，实现高效的细菌捕获和消融。该基于MOF的纳米体系以[Cu2(BTC)4/3(H2O)2]6[H3PMo12O40]为前体，由一水合乙酸铜(CAM)和磷钼酸(PAH)构成。随后，为了提高细菌捕获能力，通过一种新的单通道定向组装方法在POD-M表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料，其特征在于：它是由如下配比的原料制备而成：POD-M 1～10重量份，十六烷基三甲基溴化铵1～10重量份，碱0.001～0.1重量份，原硅酸四乙酯10～100体积份，环己烷100～1000体积份；/n所述POD-M由如下重量配比的原料制备而成：一水合乙酸铜1～10份，磷钼酸1～10份，谷氨酸1～10份，均苯三甲酸1～10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料，其特征在于：它是由如下配比的原料制备而成：POD-M1～10重量份，十六烷基三甲基溴化铵1～10重量份，碱0.001～0.1重量份，原硅酸四乙酯10～100体积份，环己烷100～1000体积份；
所述POD-M由如下重量配比的原料制备而成：一水合乙酸铜1～10份，磷钼酸1～10份，谷氨酸1～10份，均苯三甲酸1～10份。


2.根据权利要求1所述的具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料，其特征在于：它是由如下配比的原料制备而成：POD-M4重量份，十六烷基三甲基溴化铵10重量份，碱0.02～0.03重量份，原硅酸四乙酯80～100体积份，环己烷300～400体积份；
优选地，它是由如下配比的原料制备而成：POD-M4重量份，十六烷基三甲基溴化铵10重量份，碱0.0276重量份，原硅酸四乙酯80体积份，环己烷320体积份。


3.根据权利要求1所述的具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料，其特征在于：所述POD-M由如下重量配比的原料制备而成：一水合乙酸铜5～6份，磷钼酸8～10份，谷氨酸2～3份，均苯三甲酸4～5份；
优选地，所述POD-M由如下重量配比的原料制备而成：一水合乙酸铜5.59份，磷钼酸9份，谷氨酸2.81份，均苯三甲酸4.22份。


4.根据权利要求1～3任一项所述的具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料，其特征在于：所述碱为氢氧化钠；
和/或，所述谷氨酸为L-谷氨酸。


5.根据权利要求1～3任一项所述的具有刺状结构产活性氧仿酶纳米材料，其特征在于：所述POD-M的制备方法包括如下步骤：
(1)将一水合乙酸铜、磷钼酸和谷氨酸溶解于去离子水中，得金属溶液；
(2)将均苯三甲酸溶于去离子水中得均苯三甲酸溶液，将均苯三甲酸溶液加入金属溶液中，反应，得POD-M；
优选地，
步骤(1)中，所述一水合乙酸铜和去离子水的的质量体积比为(0.1～1)g：(100～150)mL；
和/或，步骤(2)中，所述均苯三甲酸溶液和去离子水的质量体积比为(0.1～1)g：(100～150)mL；
更优选地，
步骤(1)中，所述一水合乙酸铜和去离子水的的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱逦，杨晔，程冲，赵长生，马朗，李爽，何超，曹素娇，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：四川;51