一種具有pH響應(yīng)性及光敏性的抗菌材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于抗菌材料技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種具有抑響應(yīng)性及光敏性的抗菌材料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 留置導(dǎo)尿管引發(fā)的導(dǎo)管相關(guān)性尿路感染（Cathe;rter-associatedurinary tractinfectionCAUTI)是目前臨床最常見的醫(yī)院內(nèi)感染，在美國位居醫(yī)院內(nèi)感染第一 位，我國位居第二。長期留置尿管的患者，菌尿發(fā)生率幾乎達(dá)100%，相關(guān)感染不但造成大量 的醫(yī)療資源浪費(fèi)，而且嚴(yán)重影響患者的康復(fù)，甚至威及患者生命。因此，留置尿管所致泌尿 系統(tǒng)感染，已經(jīng)成為臨床上亟需解決的重大醫(yī)療問題。
[0003] 近年來，為了預(yù)防泌尿系統(tǒng)感染的發(fā)生，有關(guān)醫(yī)用泌尿系相關(guān)抗菌材料的研發(fā)正 日益引起人們的高度重視。目前報道的應(yīng)用于泌尿系的抗菌材料包括：抗菌膚材料，抗生素 復(fù)合材料、無機(jī)材料、光動力材料。
[0004] 抗生素復(fù)合材料一般是在材料表面連接抗生素，一般選用廣譜抗生素，但是只有 局部用藥濃度達(dá)到一定抗菌濃度時才會起效，因此隨著抗生素復(fù)合材料的溶解釋放，局部 藥物濃度大大減少，不僅不能起到抗菌效果反而增加了耐藥菌株的產(chǎn)生，造成了難W治療 的慢性長期感染。 陽〇化]無機(jī)金屬材料方法是通過瓣射鍛膜或者直接將含銀的抗感染潤滑劑涂抹在導(dǎo)尿 管表面，低濃度的銀離子對微生物就具有殺滅作用，一般認(rèn)為植入物表面金屬銀逐漸氧化 形成氧化銀，釋放銀離子，銀離子通過干擾電子運(yùn)輸、作用于細(xì)胞膜從而影響細(xì)胞內(nèi)酶的活 性、凝固細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、凝固及破壞DNA分子等多種途徑完成對細(xì)菌的殺滅作用；但是無機(jī) 材料在體內(nèi)的銀離子釋放所造成的生物安全性危險也是此材料的體內(nèi)應(yīng)用受到質(zhì)疑，而且 據(jù)報道其抗菌效果并不顯著。
[0006] 抗菌膚作為一類生物活性的小分子多膚，具有廣譜抗菌活性，對細(xì)菌有很強(qiáng)的殺 傷作用，一般認(rèn)為其抗菌作用主要來源于與細(xì)菌膜作用，在膜上形成跨膜的離子通道，破壞 膜的完整性，造成細(xì)菌內(nèi)容物泄漏，從而殺死細(xì)菌，因此細(xì)菌很難對抗菌膚產(chǎn)生耐藥性，有 望成為抗生素的代替品；然而目前的市場使用的抗菌膚生主要來源于動物體內(nèi)提取，而抗 菌膚在動物體內(nèi)的含量極微，且提取工藝復(fù)雜，費(fèi)用昂貴，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。已經(jīng)發(fā)展 的多膚合成技術(shù)，有望替代天然提取技術(shù)，但是目前還不能實(shí)現(xiàn)大量合成，造成了其無法大 量生成制備導(dǎo)尿管涂層。
[0007] 光動力分子，即光敏藥物，具有廣譜抗菌活性，對細(xì)菌有很強(qiáng)的殺傷作用，抗菌作 用是光動力分子受到特定波長的激光照射激發(fā)，生成活性很強(qiáng)的單態(tài)氧，單態(tài)氧和相鄰的 生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)菌受損乃至死亡，光動力分子展 現(xiàn)出高效抗菌活性，無耐藥性，造價低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前市場上有很多用于體表腫瘤治療的光 敏劑已經(jīng)上市，在臨床上廣泛應(yīng)用并取得很好效果。但是對于細(xì)菌感染祀向性仍需要進(jìn)行 相關(guān)改良。
[0008] 因此，研發(fā)高效抗菌、生物相容性好、祀向性強(qiáng)、造價低廉的新型多功能抗菌材料 意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于克服W上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種具有抑響應(yīng)性及光敏性 的抗菌材料及其制備方法，是一種采用抑響應(yīng)性納米粒子包載光動力分子的復(fù)合抗菌材 料，該材料具有高效抗菌、祀向性強(qiáng)、防止界面粘附的特點(diǎn)。
[0010] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0011] 一種具有抑響應(yīng)性及光敏性的抗菌材料，是將親疏水性的光動力分子包載入納 米粒子聚合物化ly(皿DA-CO-DBPA)-PEG中。
[0012] 所述的聚合物化ly(皿DA-CO-DBPA) -PEG是由單體皿DA、DBPA、mPEG通過加成法制 成的納米粒子；其中皿DA:DBPA:mPEG的摩爾比為（1~1. 5) (0. 8~1. 2) : (0. 08~0. 15)。
[0013] 所述的聚合物化ly(皿DA-CO-DBPA)-PEG的結(jié)構(gòu)式為：
[0014]
陽〇1引其中，R為烷基。
[0016] 所述的聚合物化ly(皿DA-CO-DBPA) -PEG的分子量大小為1. 2~1. 5萬，其粒徑為 30 ~50nm。
[0017] 所述的親疏水性的光動力分子化lorine6,W質(zhì)量比計化lorine6的包載量為 5 ~20%。
[0018] 一種具有pH響應(yīng)性及光敏性的抗菌材料的制備方法，包括W下操作：
[0019] 1)W單體皿DA，DBPA，mPEG作為原料采用邁克爾加成法制備粒徑30~60皿的 Poly(皿DA-c〇-DBPA)-PEG納米粒子；其中，皿DA:DBPA:mPEG的摩爾比為（1~1. 5) (0. 8~ 1.2) :(0.08 ~0. 15);
[0020] 2)將得到的納米化1y(皿DA-CO-DBPA) -PEG粒子利用親疏水性的光動力藥物 化lorine6包載，調(diào)節(jié)納米顆粒中光動力藥物化lorine6滲雜量為質(zhì)量比5%~20%，審。 備出抑響應(yīng)性納米顆粒。
[0021] 所述的納米化ly(皿DA-CO-DBPA) -PEG粒子的制備為：
[0022] 單體皿DA，DBPA，mPEG按照摩爾比1. 2:0. 9:0. 1比例投料，在40~60°C 下恒溫攬拌下反應(yīng)3~10天，得到蠟黃色膠裝物質(zhì)，并經(jīng)過透析法去雜得到納米 Poly(皿DA-CO-DBPA)-PEG粒子。
[0023] 所述的具有抑響應(yīng)性及光敏性的抗菌材料的制備方法，其特征在于，調(diào)節(jié)納米顆 粒中光動力藥物化lorine6滲雜量為質(zhì)量比5~10%，其包封率為40~80%。
[0024] 所述的具有抑響應(yīng)性及光敏性的抗菌材料在制備抗泌尿系細(xì)菌感染的藥物中的 應(yīng)用。
[00巧]所述的藥物是祀向細(xì)菌感染酸性環(huán)境的藥物。
[00%] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益的技術(shù)效果：
[0027] 本發(fā)明提供的抑響應(yīng)性納米粒子包載光動力藥物復(fù)合抗菌材料及其制備，通過 制備抑響應(yīng)性納米粒子，用其包載光動力藥物，受到特定波長激光，產(chǎn)生活性氧殺滅細(xì)菌， 此方法將多種生物抗菌技術(shù)集成，提升了多重殺菌的生物學(xué)效應(yīng)。
[0028] 本發(fā)明提出的制備方法得到的生物高分子抗菌材料，具有有效抗菌、生物相容性 好、穩(wěn)定性好、造價低廉的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0029]圖1為抗菌材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2為抗菌材料合成示意圖；
[0031] 圖3為抗菌材料的核磁表征圖；
[0032] 圖4為抗菌材料透射電鏡及化S/Zeta穩(wěn)定性的圖；
[0033] 圖5為抗菌材料對于金葡球菌及大腸桿菌最小抑菌濃度測定；
[0034] 圖6為動力治療效果通過共聚焦顯微鏡進(jìn)行評測的結(jié)果之一；
[0035] 圖7為光動力治療效果通過透射電鏡進(jìn)行評測的結(jié)果之二；
[0036] 圖8為抗菌材料抑響應(yīng)性的祀向性檢測結(jié)果示意圖；
[0037]圖9為抗菌材料在泌尿系感染活體模型的示意圖及檢測結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而 不是限定。
[0039] 一種具有抑響應(yīng)性及光敏性的抗菌材料，是將親疏水性的光動力分子包載入納 米粒子聚合物化ly(皿DA-CO-DBPA)-PEG中。
[0040] 所述的聚合物化ly(皿DA-CO-DBPA) -PEG是由皿DA、DBPA、mPEG單體通過加成法制 成的納米粒子；其中皿DA:DBPA:mPEG的摩爾比為（1~1. 5) (0. 8~1. 2) : (0. 08~0. 15)。
[0041] 所述的聚合物化ly(皿DA-CO-DBPA)-PEG的結(jié)構(gòu)式為：
[0042]
[00創(chuàng)其中，R為烷基。具體的，R為下基或乙基。
[0044] 如圖1所示為親疏水性的光動力分子化lorine6時抗菌材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045] 參見圖2,上述的具有pH響應(yīng)性及光敏性的抗菌材料的制備方法，包括W下操作： W46] 1)W單體皿DA，DBPA，mPEG作為原料采用邁克爾加成法制備粒徑40nm的 Poly(皿DA-c〇-DBPA)-PEG納米粒子；其中，皿DA:DBPA:mPEG的摩爾比為（1~1. 5) (0. 8~ 1.2) :(0.08 ~0. 15);
[0047] 2)將得到的納米化ly(皿DA-co-DBPA)-PEG粒子利用親疏水性包載光動力藥物 化lorine6,調(diào)節(jié)納米顆粒中光動力藥物化lorine6滲雜量為質(zhì)量比5%~20%，制備出 pH響應(yīng)性納米顆粒。
[0048] 具體的，所述的納米化ly(皿DA-CO-DBPA)-PEG粒子的制備為： W例投料比單體皿DA，DBPA，mPEG按照摩爾比1. 2:0. 9:0. 1比例，在50°C恒溫攬拌下 反應(yīng)7天，得到蠟黃色膠裝物質(zhì)，并經(jīng)過透析法去除未反應(yīng)單體及飽和度不夠單體。
[0050] 圖3所示為所制備的抗菌材料的核磁表征圖，結(jié)果表明所制備的抗菌材料與預(yù)期 一致。
[0051] 進(jìn)一步的，篩選出包封率高的投料比：調(diào)節(jié)納米顆粒中光動力藥物化lorine6滲 雜量為質(zhì)量比5%、10%、15%、20%測量藥物包封率。
[0052] 所述的包封率的統(tǒng)計為：
[0053] 首先WImg納米粒子配制質(zhì)量比為5%、10%、15%、20%的濃度配置化1〇'11166 溶液，并用紫外分光光度計測量溶液的吸光度值，然后通過光敏劑化lorine6親疏水性包 載在納米粒子中：W微流控裝置WlOOulA加入1ml納米粒子溶液同時1000轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)， 添加完畢后在繼續(xù)攬拌2小時，并在地=7. 4的憐酸鹽緩沖液中透析12小時，完畢后再測 納米包載光動力分子溶液吸光度值。
[0054] 包封率DLE=包載后藥物溶液吸光度/包載前藥物溶液吸光度值百分比。 陽化5] 包載量DLC=對應(yīng)原始溶液質(zhì)量比*包封率DLE
[0056] 載藥量和包封率的檢測結(jié)果如表1所示。
[0057] 表1載藥量和包封率統(tǒng)計
[0058]