[发明专利]抗菌自激活级联反应体系HMPBNPs@GOx及其制备和应用方法

说明书

本发明属于纳米材料领域，具体公开了一种抗菌自激活级联反应体系HMPBNPs@GOx及其制备和应用方法。通过水热法制备具有更多的体表面积，更强的类过氧化物酶活性的空心普鲁士蓝，再通过搅拌吸附葡萄糖氧化酶形成级联反应体系。该级联反应体系通过葡萄糖激活，生成葡萄糖酸调节微环境中的pH值从7.0降至3～4；同时生成的H₂O₂可以被空心普鲁士蓝转化为抗菌活性更高的羟基自由基(·OH)。本发明制备方法简单，时间短，制备的复合材料因为空心普鲁士蓝与葡萄糖氧化酶产生协同作用，具有更优异的抗菌性能，并且生物相容性好，对机体细胞的正常生理活动干扰小，毒性低，安全性高。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种抗菌自激活级联反应体系HMPBNPs@GOx及其制备和应用方法。

背景技术

目前伤口感染以及引起的并发症已成为世界性的问题，是威胁全球公众健康的主要隐患。在过去的几十年中，伤口护理及其带来的经济负担已成为主要的公共卫生问题。对伤口感染传统治疗方法是服用或注射抗生素，合理使用抗生素可以最大程度控制伤口感染，但抗菌药物的滥用导致细菌产生了耐药性。

纳米材料的发展为开发新型的抗菌剂提供了一个契机。比如已经报道的纳米银等材料，具有良好的抗菌活性，而且难以诱导细菌的耐药性产生。因为它对细菌的杀伤作用是多方面的，所以细菌无法产生有针对性的耐药性。但是研究发现大多数纳米材料的生物相容性差，容易引起细胞毒性，还会造成环境污染。因此，需要具有广谱性、耐用性、生物相容性好的新型抗菌材料。

自2007年纳米无机材料被发现与天然酶类似，能在温和的生理条件下高效催化酶的底物，产生与天然酶相同的反应产物，并可作为酶的替代品调节细胞代谢，开辟了纳米材料在生物医学领域的应用。纳米酶具有的类氧化物酶活性和过氧化物酶活性可以催化氧气或者双氧水在短时间内生成大量的自由基，有效地杀死多种耐药菌。如赵宇亮课题组发现聚乙二醇修饰的二硫化钼纳米花通过其类过氧化物酶活性氧化低剂量的H₂O₂同时结合光热效应，生成大量的·OH，有效地杀灭氨苄抗性的大肠杆菌和炭疽芽孢杆菌。

虽然近几年发现纳米酶具有很好的抗菌活性，但是大多数具有过氧化物酶活性的纳米酶，需要加入H₂O₂底物才能催化生成抗菌活性高的·OH。而且直接引用高浓度的H₂O₂会因为它自身的高氧化性的性质对正常组织造成伤害。纳米酶最佳的作用环境是酸性环境，在中性或者碱性环境内会极大地限制它的催化活性。

发明内容

为了解决背景技术部分指出的技术问题，本发明避免直接引用高浓度的H₂O₂和迅速调节环境pH值，大大提高HMPBNPs的类过氧化物酶活性，提供一种抗菌自激活级联反应体系HMPBNPs@GOx及其制备方法，该反应体系在制备抑菌、杀菌材料领域均有广泛的应用前景。

本发明的具体技术方案如下所述：

抗菌级联反应体系HMPBNPs@GOx由空心普鲁士蓝(HMPBNPs)纳米粒和葡萄糖氧化酶(GOx)组成。

由水热合成法制备的空心普鲁士蓝纳米粒，粒径为169nm，电位为-7.77mV。

HMPBNPs@GOx级联反应体系是通过由葡萄糖激活的级联反应体系，葡萄糖作为底物被葡萄糖氧化酶氧化生成葡萄糖酸和H₂O₂，其中，生成的H₂O₂被空心普鲁士蓝纳米粒感受，催化生成大量的ROS活性物质抑制或杀灭细菌。而生成的葡萄糖酸可以使微环境pH从7.0迅速降至3-4，可以显著激活HMPBNPs的类过氧化物酶活性。