[发明专利]基于化学发光碳点的新型抗菌剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于抗菌碳纳米材料的技术领域，尤其涉及基于化学发光碳点的新型抗菌剂及其制备方法和应用。将蝉蜕与无水乙醇混合并进行溶剂热反应，制得碳点，将碳点溶液与聚醚F127溶液和双草酸酯溶液混合均匀，然后干燥得混合物粉末，经去离子水溶解，即得基于化学发光碳点的新型抗菌剂。该抗菌剂具有基于CDs的CL系统，能够实现明亮的长波长发射、高效的ROS产生和新型的动态疗法，有望应用于治疗深层细菌感染或炎症。所述抗菌剂具有高效的广谱抗菌作用，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、变异链球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄葡萄球菌均具有极好的杀菌效果，杀菌率高达99.99%。

技术领域

本发明属于抗菌碳纳米材料的技术领域，尤其涉及基于化学发光碳点的新型抗菌剂及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素耐药性对全球公共健康构成巨大威胁，因此开发有效的抗菌剂和抗菌技术对于减少细菌感染和预防细菌耐药性至关重要。光动力疗法（PDT）通过光激发光敏剂，利用产生的活性氧（ROS）杀死病原菌，已成为各种细菌相关感染的临床治疗方法。与传统抗生素疗法相比，基于PDT的抗生素具有无创性、广谱、高时空分辨率和无耐药性等独特优势。然而，PDT对外部光源的要求严重限制了其在治疗较深组织病变中的应用。

化学发光（CL）作为一种由化学反应引发的发光，在免疫检测、冷光源和生物成像等多种应用中引起了广泛的关注。在肿瘤微环境中富含过氧化氢（H₂O₂）的CL和高能中间体的驱动下，原位生成的ROS可以在没有外部光激发的情况下实现有效的肿瘤细胞杀伤，这已被证明具有出色的肿瘤治疗能力。因此，由于CL底物与细菌相关炎症或自身释放引起的过量H₂O₂相互作用产生的CL释放，基于CL的PDT系统可进一步用于实现细菌相关感染的体内或体外诊断和治疗。然而，一个好的基于CL的PDT系统通常需要一种合适的光敏剂，它既要具有穿透深部的长波长CL发射，又要具有高效的ROS产生能力。迄今为止，大多数现有的光敏剂都受到其发射波长短、CL量子产率低或ROS生产率不足的限制。因此，开发新型CL荧光团和治疗策略仍然是一个迫切的需求。

碳纳米点（CDs）被定义为直径小于10nm的小尺寸碳纳米结构，自2004年被发现以来，人们对其进行了广泛的研究。几十年来，CDs由于其独特的优点，如可调谐发射波长、高光致发光量子产率、低成本原材料，最近，CDs被证明是一种在过氧化物-H₂O₂体系中具有CL发射的高效荧光团。同时，由于其独特的碳基sp²杂化结构，CDs已被证实具有产生ROS的能力，这使其在肿瘤和抗菌活性的PDT中具有广阔的应用前景。如公开号为CN 113549448 A的专利提供了一种具有内在抗菌活性及光动力增强杀菌作用的碳点，具有低毒性和广谱的杀菌性能，且不会产生细菌耐药性等问题，但是，此技术通常需要外部物理光驱动，这使得它必须在特殊环境下使用或由笨重的设备辅助。

因此，设计一种简单的基于CDs的CL系统，以实现明亮的长波长发射、高效的ROS产生和新型的动态疗法，对于治疗深层细菌感染或炎症具有非常重要的意义。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提出基于化学发光碳点的新型抗菌剂及其制备方法和应用，以实现明亮的长波长发射、高效的ROS产生和新型的动态疗法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于化学发光碳点的新型抗菌剂的制备方法，步骤如下：

（1）将蝉蜕与无水乙醇混合并进行溶剂热反应，反应后的溶液经过滤、提纯、干燥，得到碳点，将碳点溶于二氯甲烷，即得碳点溶液；

（2）将聚醚F127溶于二氯甲烷，得聚醚F127溶液，将双草酸酯溶于二氯甲烷，得双草酸酯溶液；

（3）将步骤（1）的碳点溶液与步骤（2）的聚醚F127溶液和双草酸酯溶液混合均匀，然后干燥得混合物粉末，经去离子水溶解，即得基于化学发光碳点的新型抗菌剂。