一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料及其制备方法技术方案

本发明专利技术涉及一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料及其制备方法，纳米材料具有核壳结构，外壳为大分子生物蛋白，内核为金属硫化物晶核。制备方法包括以下步骤：1)将大分子生物蛋白溶于水中，得到蛋白水溶液，并将蛋白水溶液调节至碱性；2)依次加入可溶金属盐、硫化物，并搅拌下进行生物矿化反应，之后进行透析，得到纳米材料。与现有技术相比，本发明专利技术不仅具有多途径协同广谱灭菌作用，还能够增强病原菌死亡后的免疫原性，刺激机体的免疫系统产生主动免疫与长期记忆性免疫应答，有效防止感染复发，可应用于体内、外多部位术后感染，例如在皮肤感染、感染治愈后二次暴露中的应用。感染治愈后二次暴露中的应用。感染治愈后二次暴露中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物医学
，涉及一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等多重耐药菌导致的术后感染一直是一个灾难性的临床问题。由于现有治疗手段不完善，并且有很高的复发风险，常常造成可怕后果。世界卫生组织最新的数据显示，MRSA感染的平均死亡率比非耐药感染的平均死亡率高约64％，而MRSA感染的复发率在18％到43％之间。目前，在术后MRSA感染的情况下，清创术是主要的治疗方法，但它很难彻底消除所有的病原体，这就使得残留病原体继续存在于生物膜或细胞内，留下了第二次发作的喘息机会；此外，临床常用的抗生素也很难保证对抗生素耐药菌的复发或再次感染提供保护，而大剂量、长疗程地使用多重抗生素治疗，不仅对患者是一种严重打击，同时也有刺激耐药性进一步进化的风险。
[0003]理论上，少数病原体的死亡就足以引起抗原特异性免疫反应，从而形成一定时间内的记忆性免疫防御屏障，这是常见抗感染疫苗的研发原理，同时也是人体免疫系统的天然能力。然而，很显然这种免疫防御机制在术后感染的复发中几乎没有被激活，这与人们的传统观念有所出入。实际上，并不是所有的入侵病原体都能够主动激活免疫系统的应答，这与感染导致的免疫原性强弱有关。免疫原性是指病原体或者恶性肿瘤细胞主动释放或死亡后产生的模式分子能够有效刺激免疫系统产生应答的特性，而这一特性大多是通过免疫原性细胞死亡(ICD)实现的。
[0004]通常情况下，恶性细胞具有低免疫原性从而实现较强的免疫逃避，以此来逃脱免疫系统的监控和清除。通过对恶性细胞施加各种压力，如物理压力(如温度变化、渗透性波动)和化学压力(如活性氧生产或化学分子刺激)，在这些压力的影响下，原本的低免疫原性的肿瘤细胞死亡后即可以进入更加高效的ICD程序，继而激活更高水平的巨噬细胞极化、树突状细胞(DCs)成熟、效应T细胞增殖，最终实现短期免疫增强和长期免疫记忆。
[0005]但到目前为止，关于ICD在抗菌、抗感染领域的应用仍然较少。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种能够增强免疫原型刺激免疫系统发挥协同广谱抗菌作用的纳米材料及其制备方法，解决现有抗感染免疫治疗领域的空白，不仅具有多途径协同广谱灭菌作用，还能够增强病原菌死亡后的免疫原性，刺激机体的免疫系统产生主动免疫与长期记忆性免疫应答，有效防止感染复发，可应用于体内、外多部位术后感染，例如在皮肤感染、感染治愈后二次暴露中的应用。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料，该纳米材料具有核壳结构，外壳为大分子生物蛋白，内核为金属硫化物晶核。
[0009]进一步地，该纳米材料的平均粒径≤10nm，纳米材料水溶液的平均表面电位为
‑
25mV，储存条件为：在4℃条件下的水溶液中稳定保存30天。808nm波长近红外线(1W/cm2)照射5分钟后，平均升高温度为35℃(从25℃到60℃)。
[0010]进一步地，所述的大分子生物蛋白为胎牛血清白蛋白(BSA)或人血清白蛋白(HSA)中的一种。BSA和HAS等生物大分子蛋白被认为是一类安全、有效的疫苗佐剂，常被应用于疫苗制剂中用以增强疫苗的效力。
[0011]进一步地，所述的金属硫化物包括硫化银、硫化铜、硫化镍中的一种或更多种。
[0012]进一步地，所述的大分子生物蛋白与金属硫化物晶核的质量比为(20
‑
30):1，例如25:1(以硫化银为例)。
[0013]一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0014]1)将大分子生物蛋白溶于水中，得到蛋白水溶液，并将蛋白水溶液调节至碱性；
[0015]2)依次加入可溶金属盐、硫化物，并搅拌下进行生物矿化反应，之后进行透析，得到所述的纳米材料。
[0016]进一步地，步骤1)中，所述的蛋白水溶液中，大分子生物蛋白的浓度为20
‑
30mg/mL，优选为25mg/mL。
[0017]进一步地，步骤1)中，将蛋白水溶液调节至pH为10
‑
14。溶液环境酸碱度的变化，使得本在中性溶液中皱缩、团聚的蛋白分子出现类似溶胀的形态改变，通透性增大，逐渐形成可以包裹金属硫化物晶核的蛋白壳。
[0018]进一步地，步骤2)中，所述的可溶金属盐为金属的硝酸盐，所述的硫化物为硫化钠，所述的金属元素与硫元素的摩尔比为1:(2
‑
4)，所述的硫化物与步骤1)中大分子生物蛋白的质量比为1:(30
‑
50)，优选为1:40。
[0019]进一步地，步骤2)中，生物矿化反应的温度为50
‑
60℃，时间为4
‑
8h；透析时间为24
‑
36h。
[0020]本专利技术结合临床中，尤其是从术后感染易复发的问题出发，为了实现综合治疗策略的发展，制备了一种具有刺激免疫系统协同抗菌功能的超微纳米量子点颗粒材料。它不仅体积小、分散度好、稳定性强、生物安全性好，能够有效地发挥广谱抗菌作用高效清除细菌，还能够有效通过强化感染相关的ICD应答，提升细菌死亡后的免疫原性，从而刺激免疫系统的一系列抗感染免疫级联反应，最终实现机体对同种病原体有效的记忆性免疫监控防御。这种纳米材料可以从根源上解决术后细菌感染并发症的难治疗、易复发两大问题。
[0021]本专利技术主要通过纳米材料发挥光热效能、光动力学效能或者贵金属释放发挥抗菌作用；同时，光动力效应生成的活性氧分子、热应激诱导释放的热休克蛋白分子作为增强免疫原型物质，增强抗感染免疫应答水平，实现长期、主动免疫的作用。其中，该纳米量子点材料的光热转化、光动力学转化能力同其在水溶液中的离散度、均一度以及颗粒本身的粒径大小息息相关。有了大分子生物蛋白外壳的存在，不仅限制了颗粒的大小能够保持相对一致，同时增加了其在水溶液中的离散程度，保证了均一性与稳定性。此外，由于银离子、铜离子等贵金属离子都具有一定的杀菌作用，经过近红外线照射后的金属硫化物晶核将会逐渐释放出安全浓度的贵金属离子，从而增强该纳米量子点的抗菌能力。
[0022]本专利技术纳米材料在制备时，可溶金属盐与硫化物同碱性条件下的大分子生物蛋白完成生物矿化反应，并通过调节组分配比、反应时长等控制具体粒径大小。具体地，在金属
元素质量一定、反应时间一定、反应温度一定的情况下，制备时适当增加硫元素的比例，将增加所制得量子点的粒径；在金属元素与硫元素配比一定、反应时间一定时，在50
‑
60℃的范围内适当增加反应温度，将增加所制得量子点的粒径；在金属元素与硫元素配比一定、反应温度一定时，在4
‑
8h的范围内适当增加反应时长，将增加所制得量子点的粒径。该制备方法流程简便、一步合成，条件要求低、产率稳定。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料，其特征在于，该纳米材料具有核壳结构，外壳为大分子生物蛋白，内核为金属硫化物晶核。2.根据权利要求1所述的一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料，其特征在于，该纳米材料的平均粒径≤10nm。3.根据权利要求1所述的一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料，其特征在于，所述的大分子生物蛋白为胎牛血清白蛋白或人血清白蛋白中的一种。4.根据权利要求1所述的一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料，其特征在于，所述的金属硫化物包括硫化银、硫化铜、硫化镍中的一种或更多种。5.根据权利要求1所述的一种能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料，其特征在于，所述的大分子生物蛋白与金属硫化物晶核的质量比为(20
‑
30):1。6.一种如权利要求1至5任一项所述的能够刺激免疫系统协同抗菌的纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将大分子生物蛋白溶于水中，得到蛋白水溶液，并将蛋白水溶液调节至碱性；2)依次加入可溶金属盐、硫化物，并搅拌下进行生物矿化反应，之后进行透析，得到所述的纳米材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳冰，唐浩正，曲新华，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属仁济医院，
类型：发明
国别省市：