一种具有抗菌功能的介孔纳米材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种具有抗菌功能的介孔纳米材料的制备方法及应用，涉及抗菌材料技术领域。将葡萄糖氧化酶与金属离子源和模板混合反应后，加入多酚源进行组装，得到所述具有抗菌功能的介孔纳米材料。所述具有抗菌功能的介孔纳米材料的组成为葡萄糖氧化酶@金属

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗菌功能的介孔纳米材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及抗菌材料
，特别是涉及一种具有抗菌功能的介孔纳米材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]细菌引起的疾病已成为全球最大的健康问题之一，每年都困扰着数以万计的人。传统的抗菌药物主要是抗生素。此外，一些金属无机盐类无机试剂都可以用作抗菌材料。然而这些抗菌剂往往存在一定的缺陷。为此，人们逐渐探索新型材料用于抗菌治疗。天然酶主要是从微生物细胞中提取，具有催化活性高，底物专一性，催化多样性，反应温和以及活性可调节等优点。在环境保护以及疾病诊断与治疗、抗菌等领域受到广泛关注。但是因为制备提纯成本高，稳定性差，容易变形等缺陷，大大限制了它的实际应用。为了解决这些问题，人们逐渐探索新型的天然酶代替物。
[0003]纳米酶是一种极富有潜力的天然酶替代物，对比天然酶，纳米酶具有低成本，高稳定性，易于批量生产、储存等优势。模拟过氧化物酶是纳米酶中重要的一类，有着广泛的应用前景。已经在临床医学，食品安全，化学监测和化工生产等多个领域取得了良好的研究成果。聚吡咯纳米粒子、金(Au)纳米粒子、四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒、碳纳米管等具有很好的过氧化物酶类催化活性。在这类纳米酶中，相当一部分的机理涉及到高毒性的羟基自由基的产生，因而也为该类材料带来广泛的应用，比如抗菌，抗癌等。然而，目前现有技术中的纳米酶在灭菌率和灭菌广谱性方面还有待进一步提升。

技术实现思路

[0004]基于上述内容，本专利技术提供一种具有抗菌功能的介孔纳米材料的制备方法及应用，通过在制备过程中加入模板，利用金属
‑
多酚形成网络包裹葡萄糖氧化酶，经过物理洗涤去除模板后，形成介孔材料，具有较高的灭菌率以及广谱灭菌性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术技术方案之一，一种具有抗菌功能的介孔纳米材料，组成为葡萄糖氧化酶@金属
‑
多酚，结构为：金属
‑
多酚形成网络包裹葡萄糖氧化酶。
[0007]进一步地，所述葡萄糖氧化酶@金属
‑
多酚中的金属为Fe
3+
；所述葡萄糖氧化酶@金属
‑
多酚中的多酚为没食子酸。
[0008]本专利技术技术方案之二，上述的具有抗菌功能的介孔纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将葡萄糖氧化酶、金属离子源和模板混合反应后，加入多酚源进行组装，得到所述具有抗菌功能的介孔纳米材料。
[0010]进一步地，反应体系中所述葡萄糖氧化酶的浓度为10
‑
200μg/mL，所述模板的浓度为0.1
‑
0.5mM，所述金属离子源的浓度为0.05
‑
0.2mM，所属多酚源的浓度为0.1
‑
1.0mM。
[0011]适当的浓度比例有助于得到具有高类
‑
过氧化氢酶活性的金属
‑
多酚纳米材料，高
于上述浓度或者低于上述浓度均会影响金属
‑
多酚纳米材料的类
‑
过氧化氢酶活性。
[0012]进一步地，所述混合反应的时间为15
‑
120min；所述组装的时间为2
‑
12h；
[0013]适当的反应时间和组装时间与得到较高的类
‑
过氧化氢酶活性的金属
‑
多酚纳米材料有密切的联系。组装结束后还包括超滤或透析去除模板以及未反应原料的步骤。
[0014]进一步地，所述金属离子源为FeCl3·
6H2O；所述模板为表面活性剂；所述多酚源为没食子酸、鞣花酸、单宁酸、表没食子儿茶素没食子酸酯和咖啡酸中的一种。进一步优选的，所述多酚源为没食子酸。
[0015]进一步地，所述表面活性剂为脱氧胆酸钠。
[0016]金属
‑
NaDC的高生物相容性可以保护生物分子免受极端非生理环境的影响。NaDC作为软模板，简单的浓度差就可以除去模板，得到所需的结构，且在后续的应用中并不会影响材料的活性。
[0017]本专利技术技术方案之三，上述的具有抗菌功能的介孔纳米材料在制备抗菌材料中的应用。
[0018]本专利技术技术方案之四，上述的具有抗菌功能的介孔纳米材料在杀灭细菌中的应用。
[0019]本专利技术技术构思：
[0020]脱氧胆酸钠(NaDC)是一种水溶性胆盐，作为一种纯化DNA和蛋白质的生物相容性表面活性剂，在生物学和医学中具有重要意义。NaDC水凝胶可以保持其高活性生物分子。由于金属
‑
NaDC水凝胶的尺寸和形状可调整，因此也是介孔材料合成的合适模板。本专利技术设计了一种具有抗菌功能的介孔纳米材料，它主要以NaDC为软模板，利用金属
‑
多酚形成网络包裹葡萄糖氧化酶，经过物理洗涤后，形成介孔材料。该材料在葡萄糖活化下能够产生羟基自由基杀灭细菌，达到抗菌效果。
[0021]本专利技术公开了以下技术效果：
[0022]本专利技术方法适用于各类葡萄糖氧化酶@金属
‑
多酚介孔纳米颗粒的制备，具有如下优点：1)原料简单易得；2)生物相容性和稳定性好；3)合成步骤简单，易批量生产。
[0023]本专利技术所制备的葡萄糖氧化酶@金属
‑
多酚介孔纳米颗粒作为介孔材料，在葡萄糖活化下，能够更快速发生级联反应，提高酶活性。作为抗菌材料，具有广谱杀菌性，在一定时间内的杀菌效果，优于游离葡萄糖氧化酶以及非介孔结构的葡萄糖氧化酶@金属
‑
多酚，平均灭菌率在99％以上。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。
[0025]图1为本专利技术实施例1制备的葡萄糖氧化酶@铁离子
‑
没食子酸介孔纳米材料的形成示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例1制备的葡萄糖氧化酶@铁离子
‑
没食子酸介孔纳米材料(GOx@Fe
‑
GA)、实施例2制备的金属
‑
多酚介孔纳米颗粒(Fe
‑
GA)与葡萄糖氧化酶(GOx)的紫外吸收
光谱图；
[0027]图3为本专利技术实施例1制备的葡萄糖氧化酶@铁离子
‑
没食子酸介孔纳米材料的透射扫描电镜照片，其中，左图为透射电镜图，右图为透射电镜EDS能谱数据分析图；
[0028]图4为本专利技术实施例1制备的葡萄糖氧化酶@铁离子
‑
没食子酸介孔纳米材料的氮气等温吸附曲线和孔径分布图；其中，左图为氮气等温吸附曲线，右图为孔径分布图；
[0029]图5为本专利技术实施例1制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有抗菌功能的介孔纳米材料，其特征在于，组成为葡萄糖氧化酶@金属
‑
多酚，结构为：金属
‑
多酚形成网络包裹葡萄糖氧化酶。2.根据权利要求1所述的一种具有抗菌功能的介孔纳米材料，其特征在于，所述葡萄糖氧化酶@金属
‑
多酚具体为：葡萄糖氧化酶@铁离子
‑
没食子酸。3.一种权利要求1所述的具有抗菌功能的介孔纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将葡萄糖氧化酶、金属离子源和模板混合反应后，加入多酚源进行组装，得到所述具有抗菌功能的介孔纳米材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，反应体系中所述葡萄糖氧化酶的浓度为10
‑
200μg/mL，所述模板的浓度为0.1
‑
0.5mM，所述金属离子源的浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，朴银子，祁宇，李圆凤，胡潇文，
申请(专利权)人：国科温州研究院温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：