[发明专利]ZIF-67修饰的中空二氧化钒壳核结构微纳米复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金属‑有机配体框架ZIF‑67修饰的中空二氧化钒壳核结构微纳米复合物及其制备方法和应用。本发明的金属‑有机配体框架ZIF‑67修饰的中空二氧化钒壳核结构多功能微纳米复合物具有生物相容性好，毒性低，不会对器官造成任何不良反应兼具抗菌和促进血管新生功能的优点。本发明提供的微纳米复合物，与单一纳米VO₂相比，具有更优秀的抗菌性能、催化活性，更低的细胞毒性，同时兼具促进血管新生功能，加速感染伤口的愈合，可以在感染组织的修复和再生中得到应用。

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及一种金属-有机配体框架ZIF-67修饰的中空二氧化钒壳核结构微纳米复合物及其制备方法和应用。

背景技术

过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides，TMDCs)是继石墨烯纳米材料发展之后一类新型的二维纳米材料，具有优异的化学稳定性、极大的比表面积和独特的生物学性质，在生物医学应用中得到了广泛的研究。TMDCs的通用化学式为MX₂，其中，M是过渡金属原子，如Mo或V；X指硫族元素，如O、S和Se。例如，MoS₂纳米片在生物检测、生物成像和靶向治疗等生物领域内都有广泛应用，TiO₂在组织再生方面具有独特的生物学特性。二氧化钒作为TMDCs的一员，是一类新型生物活性剂，具有优秀的酶样活性，从抗菌、减轻炎症到细胞增殖调节等。因此，二氧化钒是一种非常有前景的组织再生生物材料，这一点尚未被研究报道。

TMDCs的表面功能性修饰对其在生物体内外的行为有非常重要的影响。TMDCs虽然展现出其独特的物理和化学性质，但在生理环境中，仍存在生物稳定性不足等问题。通过对TMDCs的表面功能性修饰，从而提高其生物相容性、调节生物分布或者降低生物毒性等以此扩大其在生物医学领域的应用。TMDCs的表面修饰，主要包括物理修饰和化学修饰。TMDCs的极大比表面积可以发生静电吸附、疏水力及范德华力等物理吸附以达成物理修饰；有机分子可与TMDCs表面原子之间形成C-S化学键键合实现化学修饰。

沸石咪唑骨架材料(ZIFs)是一种由过渡金属离子与咪唑配体络合后形成的一种沸石类新型金属有机骨架材料，兼具MOFs的许多优良特征和传统沸石的高稳定性及导电性。ZIF-67的骨架结构是由Co²⁺离子与2-甲基咪唑中的N原子杂化形成的多面体结构单元。其在酸性环境下释放的钴离子可以有效抑制细菌活性，此外，钴离子作为缺氧诱导因子(HIF-1α)的化学诱导剂，可以促进内皮细胞的极化、迁移、归巢和新生血管生成。膜核(membrane-core)杂化结构通过内外膜之间的化学键和/或物理相互作用形成，赋予膜核结构纳米复合物(membrane-core structured nanocomposites)独特的物理、化学和生物特性，在智能给药方面具有巨大的应用潜力。

伤口感染是伤口愈合过程中最重要的干扰因素，感染以后渗出物很多，加大了伤口局部的张力，甚至是伤口裂开。对于感染的伤口，不能缝合，应及早引流，只有感染被控制，修复才能进行。因此，感染组织的抗感染中抗灭菌是伤口愈合过程中关键环节之一。大多数相关的致病菌需要高于6的pH值，它们的生长受到较低pH值的抑制。致病菌在感染组织内新陈代谢，从而导致感染组织内营养及氧气缺乏，导致糖酵解增加，从而乳酸和PaCO2升高，pH值降低，同时人体的先天防御，比如中性粒细胞对抗伤口侵入的细菌，pH值也会向酸性环境转移。在酸性环境下下，膜结构ZIF-67可响应酸性环境释放Co离子，具有一定的抗菌功能。ZIF-67的酸响应效应，此前尚未有研究报道。