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一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂及其制备方法

阅读：557发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂及其制备方法，该纳米抗菌剂的主要成分是可以通过机械剥离的方法制备的硫代钼酸亚铜（Cu2MoS4）纳米材料，制备简单，适用于大批量生产。在近红外二区激光照射2-20 min，Cu2MoS4纳米材料对耐药的大肠杆菌和耐药的金黄色葡萄球菌均展示出高的抗菌性能；该纳米抗菌剂不仅具有良好的生物相容性和极低的细胞毒性，而且能够在短时间内有效地治疗活体皮下的耐药菌感染。，下面是一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂，其特征在于，包括0.5-5份Cu2MoS4 纳米材料和5-50份表面活性剂。
2.如权利要求1所述的一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂，其特征在于，所述Cu2MoS4纳米材料为纳米片、纳米颗粒、纳米薄膜、纳米点形式中的一种。
3. 如权利要求1所述的一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂，其特征在于，所述Cu2MoS4纳米材料的粒径为5-100 nm。
4.如权利要求1所述的一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂，其特征在于，所述表面活性剂包括聚醚F127、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三乙基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。
5. 如权利要求1所述的一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂，其特征在于，在近红外二区激光照射2-20 min，浓度为5-100 μg/mL的纳米抗菌剂可有效杀灭的耐药菌为耐氯霉素、链霉素和四环素的大肠杆菌和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌。
6.如权利要求1-5中任一项所述的一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）使用机械剥离的方法制备Cu2MoS4纳米材料：将块状Cu2MoS4材料和表面活性剂置于球磨罐中球磨；
2）球磨结束后，对球磨后的混合材料进行梯度离心以纯化纳米材料；
3）将纯化的纳米材料分散在超纯水中，Cu2MoS4纳米材料水溶液的浓度为5-100 μg/mL，
4°C下保存，备用。
7. 如权利要求6所述的一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤1中球磨的条件是：球磨转速为400-700 rpm，球磨时间为12-48 h。
8. 如权利要求6所述的一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂的制备方法，其特征在于，步骤2中进行梯度离心的条件是：离心转速为5000-20000 rpm，离心时间为1-4 h。

说明书全文

一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纳米抗菌技术和耐药菌感染领域，具体是涉及一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 抗生素指由细菌、霉菌或其它微生物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类物质。自1940年青霉素应用于临床开始，抗生素的发展迅速，现今抗生素的种类已达几千种。然而广泛使用抗生素带来的一个非常明显的副作用是抗生素使用后微生物可针对它产生耐药性，如出现抗生素的滥用，导致环境中存在的这些致病微生物都是耐药的，人体生病感染的都变成了耐药菌的话，很难有有效的药物来进行针对性治疗，耐抗生素菌株的不断出现和迅速蔓延已经严重威胁人类的健康。目前，每年有70万人死于抗菌的耐药性，如不能采取有效的方式进行遏制，到2050年，每年的死亡人数将上升到1000万，并且治疗和研发成本将飙升到100万亿美元（https://www.wired.com/2015/02/oneill-amr-2/）。新型抗生素的研发是解决该问题的途经之一，但是该方法的花费周期长且成本高昂，而且新型抗生素的使用也会导致新型耐药菌的产生。为此，相关研究者们一直致力于开发可替代抗生素的抗菌化合物和纳米材料来解决这一问题。

[0003] 随着纳米生物医学的不断发展，新型的抗菌纳米材料应运而生，其可极大地削弱细菌的耐药性。近年来，许多纳米材料（诸如银、基于碳的纳米材料和金属的氧/硫化物等）已经被应用在抗菌领域，其导致细菌失活的策略主要包括：（1）纳米材料固有的抗菌活性，通过释放金属离子破坏细菌内的蛋白质和DNA；（2）基于纳米材料的光热转化性质，通过产生过热杀死细菌；（3）基于纳米材料的催化性质，催化产生活性氧破坏脂质和DNA。

[0004] 但是现有技术中公开的纳米抗菌材料仍然存在不足，主要体现在以下几个方面：现有的抗菌纳米材料的抗菌活性低；激光功率密度不安全；纳米材料的制备过程复杂。因而，亟需发展一种低成本、高疗效、安全性强的抗菌纳米材料来解决当前医疗行业面临的相关困境。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂及其制备方法，通过简单的机械剥离的方法制备得到的Cu2MoS4纳米材料，可用于耐药菌感染的有效治疗。

[0006] 本发明的技术方案为：一种快速高效杀灭耐药菌的纳米抗菌剂，包括0.5-5份Cu2MoS4纳米材料和5-50份表面活性剂。

[0007] 进一步地，Cu2MoS4纳米材料为纳米片、纳米颗粒、纳米薄膜、纳米点形式中的一种。

[0008] 进一步地，Cu2MoS4纳米材料的粒径为5-100 nm。

[0009] 进一步地，表面活性剂包括聚醚F127、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三乙基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。

[0010] 进一步地，在近红外二区激光照射2-20 min，浓度为5-100 μg/mL的纳米抗菌剂可有效杀灭的耐药菌为耐氯霉素、链霉素和四环素的大肠杆菌和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌。

[0011] 上述纳米抗菌剂的制备方法具体包括如下步骤：1）使用机械剥离的方法制备Cu2MoS4纳米材料：将块状Cu2MoS4材料和表面活性剂置于球磨罐中球磨；
2）球磨结束后，对球磨后的混合材料进行梯度离心以纯化纳米材料；
3）将纯化的纳米材料分散在超纯水中，Cu2MoS4纳米材料水溶液的浓度为5-100 μg/mL，4°C下保存，备用。

[0012] 进一步地，步骤1中球磨的条件是：球磨转速为400-700 rpm，球磨时间为12-48 h。

[0013] 进一步地，步骤2中进行梯度离心的条件是：离心转速为5000-20000 rpm，离心时间为1-4 h。

[0014] 本发明的有益效果为：1. 本发明制备的纳米抗菌剂的主要成分是Cu2MoS4纳米材料，避免了使用抗生素带来的耐药菌产生的问题；
2. 本发明制备的纳米抗菌剂有广谱的抗菌性能，可用于耐药的革兰氏阴性菌和耐药的革兰氏阳性菌的失活；
3. Cu2MoS4纳米材料用于活体模型皮下耐药菌感染的治疗，在低剂量下展现出高效的治疗效果，且低用量可提高生物安全性；
4. 具体使用时，使用的激光为近红外二区的激光（1064 nm），功率密度为1 W/cm2，更加的安全；
5. 该纳米抗菌剂的抗菌作用时间< 0.5 h，极大地缩短治疗周期；
6. 本发明公开的Cu2MoS4纳米材料的制备工艺简单，可操作性强，适用于工业化批量生产，有广阔的市场应用前景。
附图说明

[0015] 图1是实施例2验证Cu2MoS4纳米材料血液相容性的效果图；图2是实施例2验证Cu2MoS4纳米材料细胞毒性的效果图；
图3是实施例3验证Cu2MoS4纳米材料体外抗菌性能的效果图；
图4是实施例4验证Cu2MoS4纳米材料活体抗菌性能的效果图；
其中，CMS为Cu2MoS4纳米材料，MDR E. coli为多耐药的大肠杆菌，MDR S. aureus为多耐药的金黄色葡萄球菌，NIR-II为近红外二区激光。

具体实施方式

[0016] 以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

[0017] 实施例1、Cu2MoS4纳米材料的制备称取0.5-5 g块体Cu2MoS4材料和5-50 g聚乙烯吡咯烷酮（分子量8-360 k）于球磨罐中，设置球磨转速为500 rpm，球磨时间为12 h。球磨结束后，选择离心转速为12000 rpm，离心时间为1 h的梯度离心条件纯化纳米材料，最终分散在超纯水中，储存于4°C 冰箱，备用。

[0018] 实施例2、 Cu2MoS4纳米材料的生物安全性测试1. 使用新鲜的小鼠血液研究Cu2MoS4纳米材料的血液相容性。

[0019] 在装有新鲜血液的离心管中加入3-10 mL生理盐水，混匀后，将离心管置于离心机中，使用生理盐水纯化提取血红细胞。

[0020] 随后将纯净的0.1 1 mL血红细胞溶于5 10 mL生理盐水中混匀。在多管装有1 mL ~ ~不同浓度Cu2MoS4纳米材料的生理盐水溶液中分别加入0.01 0.8 mL血红细胞，混匀后于37°~
C，转速为50 200 rpm下，孵育0.5 10 h。
~ ~

[0021] 从图1中可以看出，Cu2MoS4纳米材料具备良好的血液相容性。

[0022] 2. 使用HeLa细胞研究Cu2MoS4纳米材料的细胞毒性。

[0023] 将HeLa细胞（1-6 × 104）与不同浓度的Cu2MoS4纳米材料在37°C下孵育24 h，随后使用LDH、MTT或者活/死细胞染色实验验证Cu2MoS4纳米材料的细胞毒性。

[0024] 从图2中可以看出，Cu2MoS4纳米材料具备极低的细胞毒性。

[0025] 实施例3、 Cu2MoS4纳米材料的体外抗菌性能测试耐氯霉素、链霉素和四环素的大肠杆菌（革兰氏阴性菌）和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性菌）被分别存放在5 30%的甘油中，保存于-80°C冰箱。
~

[0026] 使用无菌枪头挑取部分冻存液，分别刮涂在LB平板上，置于37°C条件下培养过夜，形成肉眼可见的菌落。

[0027] 使用枪头挑取单个菌落于LB（1 20 mL）培养液中，震荡过夜（220 rpm，37°C）。~

[0028] 取1 mL过夜的菌悬液于1.5 mL离心管中，5000 12000 rpm离心1 5 min，加入生理~ ~盐水清洗两次。最终的离心产物加入1 mL 生理盐水吹打重悬备用。

[0029] 取200 μL悬浮液于96孔板中，酶标仪测定光密度值（OD 600 nm），以确定细菌的浓度。

[0030] 分别取等体积的菌悬液和Cu2MoS4纳米材料水溶液于离心管中，一式三份，使用生理盐水作为对照组。

[0031] 在近红外二区激光（波长为1064 nm，功率密度为1 W/cm2（安全的功率密度，Small Methods 2017, 1, 1600032））下照射2-20 min。

[0032] 使用涂板计数法评估Cu2MoS4纳米材料的抗菌性能。

[0033] 从图2显示的结果可以看出，与对照组相比，经过Cu2MoS4纳米材料处理的耐药的大肠杆菌（革兰氏阴性菌）和耐药的金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性菌）的培养皿板上菌株的生长量都极少，说明Cu2MoS4纳米材料具有广谱、高效和快速的抗菌性能。

[0034] 实施例4、 Cu2MoS4纳米材料治疗活体皮下的耐药菌感染为了研究Cu2MoS4纳米材料对于活体的抗菌活性，耐药菌感染模型被建立在小鼠背部脊椎的右侧。

[0035] 使用小鼠推毛器将Balb/c小鼠（18-22 g）背部的毛清理干净，使用注射器在小鼠6 10
背部脊椎的右侧皮下注射100 μL 体积的1 * 10 1 * 10 CFU/mL的耐药菌，小鼠自由活动~
24 h。

[0036] 将老鼠分为4组（生理盐水组，生理盐水+激光照射组，Cu2MoS4纳米材料组和Cu2MoS4纳米材料+激光照射组），分别使用注射器原位注射10~100 μL生理盐水（对照组）和等体积的 Cu2MoS4纳米材料生理盐水溶液（治疗组）于感染区域，使用近红外二区激光（波长为1064 nm，功率密度为1 W/cm2）照射2-20 min。

[0037] 使用游标卡尺记录感染区域的面积变化，并且拍照记录感染区域的恢复情况。

[0038] 从图3中可以看出与对照组相比， Cu2MoS4纳米材料展现出优异的对耐药菌感染的治疗效果，有明显的活体抗菌活性。

[0039] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。

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