[发明专利]硼酸基修饰的负电荷碳点在制备抗革兰氏阴性菌药物中的应用

说明书

本发明公开了一种硼酸基修饰的负电荷碳点在制备抗革兰氏阴性菌药物中的应用，所述硼酸基修饰的负电荷碳点合成方便，与正电荷碳点相比具有更好的生物相容性和低细胞毒性。基于革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的细胞壁结构不同，硼酸基修饰的负电荷碳点对革兰氏阴性菌表现出更明显的杀菌作用。硼酸基团由于能够与细菌细胞表面糖蛋白的二醇基团形成可逆的共价键，从而明显增强负电荷碳点的抗菌性能，对革兰氏阴性菌的最小杀菌浓度达到了12.5μg/mL；同时，在HeLa细胞中加入250μg/mL抗菌药物培养24h后，细胞活力保持在85％以上。因此本发明方法成功提高了负电荷碳点对于革兰氏阴性菌的杀菌性能并且相较于正电荷碳点具有更低的细胞毒性。

技术领域

本发明属于抗菌技术领域，具体涉及一种硼酸基修饰的负电荷碳点在制备抗革兰氏阴性菌药物中的应用。

背景技术

抗生素的滥用增加了耐抗生素病原体的传播，已成为一个严峻的全球健康问题。所以研发合成不同于抗生素的高效抗菌剂是目前的当务之急。纳米技术的快速发展为抗菌需求提供了新的方案。据报道，许多不同种类的抗菌纳米粒子可在体外和体内控制和对抗细菌感染，包括碳基纳米材料、金属纳米粒子、半导体纳米粒子和聚合物纳米材料等。由于纳米材料具有较大的比表面积，纳米材料可以通过多价相互作用与细菌接触，从而破坏细菌细胞膜的通透性。此外，一些纳米颗粒可以通过扩散作用进入细菌细胞膜内，通过破坏DNA和氨基酸的合成来抑制某些细胞功能从而发挥抗菌作用。

作为一类新的碳纳米材料，碳点自被发现以来就引起了广泛关注。由于碳点具有低毒性和生物相容性，它已被广泛用于细菌成像、传感和作为抗菌材料等。目前，大多数研究表明带正电荷的碳点具有良好的抗菌性能，一般通过破坏细菌细胞膜来达到抗菌的目的。且由于革兰氏阳性菌的表面电荷低于革兰氏阴性菌的表面电荷，故这类正电荷碳点对于革兰氏阳性菌的抗菌能力往往优于革兰氏阴性菌。此外，一些负电荷碳点也被证明具有抗菌能力并且一些研究发现负电荷碳点的细胞毒性较正电荷碳点更低。但相较于正电荷碳点较为明确的杀菌机制，负电荷碳点抗菌机制还不太明确，一般认为有两种机制即作为抗菌涂料通过静电斥力抗细菌黏附或者通过破坏细菌遗传物质以达到抗菌的目的。总的来说在抗菌领域正电荷碳点的应用较为广泛，但细胞毒性相较于负电荷碳点更强，并且正电荷碳点对于革兰氏阴性菌的抗菌效果不如革兰氏阳性菌。因此开发基于负电荷碳点的抗菌纳米材料并探明其抗菌机制是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种硼酸基修饰的负电荷碳点在制备抗革兰氏阴性菌药物中的应用。

上述硼酸基修饰的负电荷碳点的制备方法为：将3-氨基苯硼酸和柠檬酸钠溶解于超纯水中，然后用NaOH调节pH至8.5～10.0，并用氮气鼓泡除去溶液中的溶解氧，在聚四氟乙烯衬里的高压釜中180～220℃保温7～10小时。

作为优选，上述硼酸基修饰的负电荷碳点的制备方法为：将3-氨基苯硼酸和柠檬酸钠溶解于超纯水中，然后用NaOH调节pH至9.0，并用氮气鼓泡除去溶液中的溶解氧，在聚四氟乙烯衬里的高压釜中200℃保温8小时。

上述硼酸基修饰的负电荷碳点的制备方法中，所述超纯水中3-氨基苯硼酸的浓度为2.5～20mg/mL，柠檬酸钠的浓度为25～50mg/mL；优选所述超纯水中3- 氨基苯硼酸的浓度为5～10mg/mL。

本发明的有益效果如下：

本发明通过一步水热法合成一种表面带负电荷的硼酸功能化碳点，即硼酸基修饰的负电荷碳点，其合成方便，成本低廉，对于革兰氏阴性菌具有良好的杀菌效果，并且作为负电荷碳点具有更好的生物相容性和低细胞毒性。硼酸基团由于其能够与细菌细胞表面糖蛋白的二醇基团形成可逆的共价键，从而增强电荷碳点不基于静电吸附的抗菌作用。

附图说明

图1是硼酸基修饰的负电荷碳点的紫外可见吸收光谱以荧光发射光谱图。

图2是硼酸基修饰的负电荷碳点的透射电镜以及高分辨率透射电镜图。