[发明专利]一种功能性纳米粒子掺杂的聚合物抗菌纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于光动力学和光热力学协同治疗的功能性纳米粒子掺杂的聚合物抗菌纤维膜的制备方法。本发明的步骤：S1.上转换纳米粒子的合成；S2.二氧化钛负载的上转换纳米粒子的合成；S3.二氧化钛和氧化石墨烯负载的上转换纳米粒子的合成；S4.复合纳米粒子负载的聚偏氟乙烯复合纤维膜。该方法的优点是利用单一的NIR光源即可同时实现光动力学和光热力学协同的高效杀菌效果，使作用体系简便有效，该复合膜具有良好的细胞相容性，可以重复杀菌，不会对生物体产生伤害，更不会引发生物体产生耐药性，对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均表现出较明显的抗菌活性。

技术领域

本发明属于生物高分子材料领域，涉及一种用于光动力学和光热力学协同治疗的功能性纳米粒子掺杂的聚合物抗菌纤维膜及其制备方法。

背景技术

在病人伤口愈合的过程中，由致病性细菌菌株引起的感染，特别是耐多药菌株引起的感染导致患者死亡率日益增加，越来越引起人们的关注。在伤口治疗的过程中，有效的、对人体副作用小且不容易引起细菌耐药性的抗菌材料的开发应用具有十分重要的意义。

光动力学治疗的策略是结合适当的激发光、光敏剂和氧，进而产生细胞毒性的活性氧，对微生物进行非特异性攻击，从而使微生物裂解、死亡。由于光动力学治疗方法不易引发细胞产生耐药性，其在生物医疗领域已经有广泛研究(Applerot G,Lipovsky A,DrorR,Perkas N,Nitzan Y,et al.Enhanced Antibacterial Activity of NanocrystallineZnO Due to Increased ROS-Mediated Cell Injury.Adv.Funct.Mater,2009,19:842–852)。

光动力学治疗方法中所使用的紫外或可见光因为能量较大对生物体产生的副作用比较大，并且对组织的穿透性小。相比较而言，近红外光的能量比较小，并且对组织的穿透性较强，所以在光动力学治疗的过程中如何选择近红外光区的光作为激发光源成为一个重要问题。上转换材料可以将近红光(NIR)转换为紫外或可见光，在生物医疗等方面已经有广泛研究(Fan WP,Bu WB,Shi JL.On The Latest Three-Stage Development ofNanomedicines Based on Upconversion Nanoparticles.Adv.Mater,2016,28:3987–4011)。

单一的光动力学疗法一般很难达到高效率的抗菌效果，因此设计一种基于NIR激发的光动力学与其他治疗方式协同抗菌的体系引起广泛关注兴趣(Yu Z,Sun Q,Pan W,LiN,Tang B.A Near-Infrared Triggered Nanophotosensitizer Inducing Domino Effecton Mito-chondrial Reactive Oxygen Species Burst for Cancer Therapy.ACS Nano2015,9:11064-11074)。

NIR引发的光热力学治疗方法以其高的组织穿透性，可控性且不易引发细菌耐药性引起广泛关注。一般来说，光热温度达到70℃以上可使细菌完全死亡，但又会损伤周围正常的皮肤和组织(Kim Y,Kang E,Kim S,Park C,In I,Park S.Performance of NIR-Mediated Antibacterial Continuous Flow Microreactors Prepared by Mussel-Inspired Immobilization of Cs_0.33WO₃ Photothermal Agents.ACSAppl.Mater.Interfaces 2017,9:3192-3200)。

将光动力学和光热力学治疗方式相结合可以克服各自的缺陷实现高效的协同抗菌效果。