基于熒光共軛聚合物與上轉(zhuǎn)換納米材料的復(fù)合抗菌劑及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種，基于熒光共軛聚合物與上轉(zhuǎn)換納米材料的復(fù)合抗菌劑及其使用方法，該復(fù)合抗菌劑是聚丙烯酸改性的β?NaYF4:Yb,Tm與水溶性陽(yáng)離子共軛聚合物的質(zhì)量比為1:0.005～0.5的混合物，其中聚丙烯酸改性的β?NaYF4:Yb,Tm作為能量供體，水溶性陽(yáng)離子共軛聚合物作為能量受體，兩者具有明顯的協(xié)同促進(jìn)作用，當(dāng)以980nm的近紅外光作為激發(fā)光源，激發(fā)聚丙烯酸改性的β?NaYF4:Yb,Tm，繼而通過(guò)熒光共振能量轉(zhuǎn)移過(guò)程將能量轉(zhuǎn)移到水溶性陽(yáng)離子共軛聚合物上并激發(fā)共軛聚合物，利用共軛聚合物產(chǎn)生的單線態(tài)氧或活性氧物質(zhì)可達(dá)到顯著的殺菌效果。本發(fā)明為治療深層組織細(xì)菌感染提供了新平臺(tái)，為細(xì)菌耐藥性提供了治療新方法。
【專利說(shuō)明】
基于焚光共輛聚合物與上轉(zhuǎn)換納米材料的復(fù)合抗菌劑及其使 用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于光敏殺菌技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于熒光共輒聚合物與上轉(zhuǎn)換納米 材料的復(fù)合抗菌劑及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，細(xì)菌耐藥性的出現(xiàn)嚴(yán)重危害著公眾健康，為了解決這一問(wèn)題，科研工作者 一直在新型抗菌藥物及抗菌新方法的研究方面做著積極的努力。由于光動(dòng)力療法(PDT)是 一種有效治療細(xì)菌感染的方法，受到了人們的廣泛關(guān)注。共輒聚合物是一種良好的TOT光敏 劑，具有高效的抗菌性能，但是目前設(shè)計(jì)合成出的共輒聚合物雖然抗菌效果較好，但大多采 用白光激發(fā)，無(wú)法應(yīng)對(duì)深層組織的細(xì)菌感染。研究發(fā)現(xiàn)，上轉(zhuǎn)換納米材料最突出的優(yōu)點(diǎn)就是 采用紅外激發(fā)，組織穿透力強(qiáng)，熒光背景低，但其卻不是理想的光敏劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于熒光共輒聚合物和上轉(zhuǎn)換納米材 料的復(fù)合抗菌劑，以及采用該復(fù)合抗菌劑殺菌的方法。
[0004] 解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：該復(fù)合抗菌劑是聚丙烯酸改性的0_ NaYF4: Yb，Tm與水溶性陽(yáng)離子共輒聚合物的質(zhì)量比為1:0.005~0.5的混合物，其中水溶性 陽(yáng)離子共輒聚合物(PFVCN)的結(jié)構(gòu)式如下所示：
[0005:
[0006] 式中η為聚合度，其數(shù)均分子量為10000~100000。
[0007]本發(fā)明的復(fù)合抗菌劑優(yōu)選聚丙烯酸改性的P-NaYF4: Yb, Tm與水溶性陽(yáng)離子共輒聚 合物的質(zhì)量比為1:0.01~〇. 05的混合物。
[0008] 上述的聚丙烯酸的數(shù)均分子量為1000~5000。
[0009] 采用本發(fā)明復(fù)合抗菌劑殺菌的方法為:將復(fù)合抗菌劑完全溶解于lOmmol/L pH值 為7.3的4-羥乙基哌嗪乙磺酸鈉(HEPES-Na)緩沖液中，室溫振蕩反應(yīng)15~30分鐘，然后加入 待殺菌的細(xì)菌樣品，控制復(fù)合抗菌劑的質(zhì)量與細(xì)菌個(gè)數(shù)的比值為3 X l(T8mg/個(gè)~4 X HT 8mg/個(gè)，在37 °C下孵育20~60分鐘，再采用980nm的激光照射20~60分鐘，輻照度為80~ 120mff/cm2〇
[0010] 上述的細(xì)菌為大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、青枯雷爾氏菌、枯草芽孢桿菌、表皮葡 萄球菌、黑曲霉菌、白色葡萄球菌、普通變形桿菌、沙雷氏菌等中的任意一種。
[0011] 本發(fā)明所采用的水溶性陽(yáng)離子共輒聚合物單線態(tài)氧產(chǎn)量高，非常適合用做PDT的 光敏劑，而上轉(zhuǎn)換納米材料FNaYF4: Yb，Tm的發(fā)射光譜與該水溶性陽(yáng)離子共輒聚合物的吸 收光譜有很好的重疊，且水溶性陽(yáng)離子共輒聚合物和聚丙烯酸改性的FNaYF 4: Yb, Tm可以 通過(guò)靜電相互作用結(jié)合在一起，因此，本發(fā)明將水溶性陽(yáng)離子共輒聚合物與聚丙烯酸改性 的P-NaYF4: Yb，Tm復(fù)配制備成抗菌劑，其中聚丙烯酸改性的P-NaYF4: Yb，Tm作為能量供體，水 溶性陽(yáng)離子共輒聚合物作為能量受體，兩者具有明顯的協(xié)同促進(jìn)作用，當(dāng)以980nm的近紅外 光作為激發(fā)光源，激發(fā)聚丙烯酸改性的P-NaYF 4: Yb，Tm，繼而通過(guò)熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET) 過(guò)程將能量轉(zhuǎn)移到水溶性陽(yáng)離子共輒聚合物上并激發(fā)共輒聚合物，利用共輒聚合物產(chǎn)生的 單線態(tài)氧或活性氧物質(zhì)可達(dá)到顯著的殺菌效果。本發(fā)明為治療深層組織細(xì)菌感染提供了新 平臺(tái)，為細(xì)菌耐藥性提供了治療新方法。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于這些實(shí) 施例。
[0013] 下面實(shí)施例中的水溶性陽(yáng)離子共輒聚合物（PFVCN)參考文獻(xiàn)Water-Soluble Conjugated Polymers for Simultaneous Two-Photon Cell Imaging andTwo-Photon Photodynamic Therapy(Advanced Optical Materials,2013,1,92-99)中的方法合成，其 數(shù)均分子量為27009,分散度為I. 87。上轉(zhuǎn)換納米材料NaYF4: Yb, Tm根據(jù)文獻(xiàn)Multicolor Core/ShelI Structured Upconversion Fluorescent Nanoparticles(Advanced Materials，2008，20，4765-4769)中的方法制備，聚丙烯酸改性的NaYF4: Yb，Tm根據(jù)文獻(xiàn) Surface modification of hydrophobic NaYF4:Yb,Er upconversion nanophosphors and their applications for immunoassay(SCIENCE CHINA Chemistry,2011,54(8), 1292-1297)中的方法制備，其中聚丙烯酸的數(shù)均分子量為1800。
[0014] 實(shí)施例1
[0015 ] 按照聚丙烯酸改性的0-NaYF4: Yb，Tm與PFVCN的質(zhì)量比為1:0.00 5，將I Omg聚丙烯 酸改性的P_NaYF4:Yb，Tm、0.05mg PFVCN混合均勻，得到復(fù)合抗菌劑。
[0016] 實(shí)施例2
[0017 ] 按照聚丙烯酸改性的0-NaYF4: Yb，Tm與PFVCN的質(zhì)量比為1:0.01，將I Omg聚丙烯酸 改性的P_NaYF4:Yb，Tm、0.1 mg PFVCN混合均勾，得到復(fù)合抗菌劑。
[0018] 實(shí)施例3
[0019] 按照聚丙烯酸改性的f3-NaYF4: Yb，Tm與PFVCN的質(zhì)量比為1:0.02，將IOmg聚丙烯酸 改性的P_NaYF4:Yb，Tm、0.2mg PFVCN混合均勻，得到復(fù)合抗菌劑。
[0020] 實(shí)施例4
[0021] 按照聚丙烯酸改性的f3_NaYF4: Yb，Tm與PFVCN的質(zhì)量比為1:0.05，將IOmg聚丙烯酸 改性的β-NaYF4: Yb，Tm、0.5mg PFVCN混合均勾，得到復(fù)合抗菌劑。
[0022] 實(shí)施例5
[0023] 按照聚丙烯酸改性的f3-NaYF4: Yb，Tm與PFVCN的質(zhì)量比為1:0.5，將I Omg聚丙烯酸 改性的P_NaYF4: Yb，Tm、5mg PFVCN混合均勾，得到復(fù)合抗菌劑。
[0024] 實(shí)施例6
[0025] 采用實(shí)施例1~4的復(fù)合抗菌劑進(jìn)行大腸桿菌的殺菌，具體試驗(yàn)情況如下：
[0026]挑取已活化好的大腸桿菌菌落于LB液體培養(yǎng)基中，在37°C下?lián)u床振蕩培養(yǎng)過(guò)夜， 得到細(xì)菌懸浮液;取5mL細(xì)菌懸浮液于已滅菌的離心管中，離心分離，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9% 的NaCl水溶液離心洗滌，然后向沉淀中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl水溶液，振蕩均勻，得 到細(xì)菌懸浮液母液;將細(xì)菌懸浮液母液用lOmmol/L pH值為7.3的HEPES-Na緩沖液稀釋1000 倍，在流式細(xì)胞儀上計(jì)數(shù)。
[0027] 將0.2mg復(fù)合抗菌劑在lOmmol/L pH值為7.3的HEPES-Na緩沖液中室溫振蕩反應(yīng)30 分鐘，然后加入稀釋后的細(xì)菌懸浮液母液，混合均勻，使混合體系中復(fù)合抗菌劑的質(zhì)量與細(xì) 菌個(gè)數(shù)的比值為3X 10-Vg/個(gè)，在37°C下孵育30分鐘，再用980nm激光照射樣品(光殺組），輻 照度為I OOmW/cm2，用HEPES-Na緩沖液稀釋菌液IO4倍，取稀釋后的菌液I OOyL涂布于固體LB 培養(yǎng)板上，37 °C恒溫18小時(shí)，計(jì)算培養(yǎng)板上形成的細(xì)菌菌落數(shù)，按下述公式計(jì)算殺菌率： [0028] %CFU殺菌率=1_(實(shí)驗(yàn)組的細(xì)菌菌落數(shù)/對(duì)照組的細(xì)菌菌落數(shù)）X 100%
[0029] 同時(shí)，單獨(dú)以0 · 2mg聚丙烯酸改性的β-Na YF4: Yb，Tm (對(duì)比例I)、0 · 01 mg PFVCN (對(duì) 比例2)做對(duì)比試驗(yàn)。暗殺組按照同樣的步驟操作，不同之處在于不用980nm激光照射。試驗(yàn) 結(jié)果見表1。
[0030] 弄1不同抗苗劑的殺苗結(jié)里
L〇〇32」根據(jù)表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，單獨(dú)采用0.2mg聚丙篩酸改性的NaYF4: Yb ,Tm為抗菌劑， 無(wú)論是暗殺還是光殺，其殺菌率均僅為7% ;單獨(dú)采用0.0 lmg PFVCN為抗菌劑，無(wú)論是暗殺 還是光殺，其殺菌率均為27% ;本發(fā)明實(shí)施例1~4將聚丙烯酸改性的NaYF4: Yb，Tm和PFVCN 按質(zhì)量比為1: 〇. 005~0.05復(fù)配成復(fù)合抗菌劑，當(dāng)復(fù)合抗菌劑的用量為0.2mg時(shí)，在暗殺條 件下，其殺菌效果與單獨(dú)采用PFVCN的殺菌效果基本相同，而在光殺條件下，其殺菌率可達(dá) 到60%，最高可達(dá)到近90%，說(shuō)明聚丙烯酸改性的NaYF 4: Yb，Tm和PFVCN在980nm激光照射下 具有明顯的協(xié)同促進(jìn)作用，極少量的PFVCN和聚丙烯酸改性的NaYF4: Yb，Tm復(fù)配即可明顯提 高殺菌率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于巧光共輛聚合物與上轉(zhuǎn)換納米材料的復(fù)合抗菌劑，其特征在于:該復(fù)合抗 菌劑是聚丙締酸改性的0-化YF4:化，Tm與水溶性陽(yáng)離子共輛聚合物的質(zhì)量比為1:0.005~ 0.5的混合物，其中水溶性陽(yáng)離子共輛聚合物的結(jié)構(gòu)式如下所示：式中η為聚合度，其數(shù)均分子量為10000~100000。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巧光共輛聚合物與上轉(zhuǎn)換納米材料的復(fù)合抗菌劑，其特 征在于：該復(fù)合抗菌劑是聚丙締酸改性的β-化YF4:化，Tm與水溶性陽(yáng)離子共輛聚合物的質(zhì) 量比為1:0.01~0.05的混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巧光共輛聚合物與上轉(zhuǎn)換納米材料的復(fù)合抗菌劑，其特 征在于:所述的聚丙締酸的數(shù)均分子量為1000~5000。4. 一種采用權(quán)利要求1所述的復(fù)合抗菌劑殺菌的方法，其特征在于:將復(fù)合抗菌劑完全 溶解于1 Ommo 1 /L pH值為7.3的4-徑乙基贓嗦乙橫酸鋼緩沖液中，室溫振蕩反應(yīng)15~30分 鐘，然后加入待殺菌的細(xì)菌樣品，控制復(fù)合抗菌劑的質(zhì)量與細(xì)菌個(gè)數(shù)的比值為3 X l(T8mg/個(gè) ~4 Xl(T8mg/個(gè)，在37 °C下解育20~60分鐘，再采用980皿的激光照射20~60分鐘，福照度為 80 ~120mW/cm2。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的殺菌的方法，其特征在于:所述的細(xì)菌為大腸桿菌、金黃色葡 萄球菌、青枯雷爾氏菌、枯草芽抱桿菌、表皮葡萄球菌、黑曲霉菌、白色葡萄球菌、普通變形 桿菌、沙雷氏菌中的任意一種。
【文檔編號(hào)】A61K31/785GK105963697SQ201610374619
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】唐艷麗, 李俊婷, 劉成輝
【申請(qǐng)人】陜西師范大學(xué)