[发明专利]一种铈基纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铈基纳米复合材料及其制备方法，其包括预处理步骤和将铈离子与碳量子点和/或天然高分子进行复合的步骤。本发明的铈基纳米复合材料可以包括含铈碳量子点纳米复合材料和/或铈离子交联海藻酸钠小球。本发明的铈基纳米复合材料可以应用于伤口愈合中，同时具有促进伤口愈合以及抗菌和荧光等多重特性。

技术领域

本发明属于复合生物材料技术领域，具体涉及一种铈基纳米复合材料及其制备方法和生物应用。

背景技术

伤口愈合一般可分为四个相互交叉的过程，即止血、炎症、增殖和细胞外基质重塑。止血是皮肤损伤后的第一个阶段，之后伤口部位便产生炎症反应，目的是通过胞吞作用阻止伤口免受细菌感染、清除受损细胞和其它碎片，这个过程可以有效抑制细菌增殖，从而加快伤口愈合过程。然而，伤口附近常常会产生过度的炎症反应，产生过量的活性氧物种，引起氧化应激现象。体内的氧化应激会引发细胞氧化损伤，阻碍细胞增殖，最终延缓伤口愈合。因此，引入具有活性氧清除能力，且具有良好生物相容性的抗氧化生物材料是加快伤口部位由炎症期向增殖期转归的有效方法。

铈是地球上含量最丰富的稀土元素，因其出色的抗氧化性质，已被广泛应用在生物医学材料领域。氧化铈纳米粒子中存在丰富的氧空位，氧空位的形成和迁移会导致三、四价铈离子之间的可逆转换，这赋予了铈出色的自由基捕获性质和多种类酶性质，如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和超氧自由基捕获性质。这种出色的抗氧化性质已被应用于加速伤口愈合、减缓炎症阶段以及促进皮肤形成细胞的增殖和迁移。然而，氧化铈纳米粒子只能分散而非溶于水中，这限制了其生物应用，因此开发水溶性的铈基复合纳米材料更有利于应用于伤口修复，具有更大的临床应用前景。

碳量子点作为一种新兴的零维碳材料，具有良好的生物相容性、激发波长依赖的荧光性质和出色的光稳定性，被广泛用作生物医学材料。近年来，稀土掺杂的碳量子点复合材料引起了研究者们的浓厚兴趣，因其同时结合了稀土的特性和碳量子点出色的水溶性和光学性质，是生物医学领域新兴的多功能复合材料。此外，天然高分子材料如海藻酸钠、明胶、壳聚糖、葡聚糖等，具有与生物体的相容性、多功能性和可降解性，将铈与其进行结合，可以进一步拓展铈在生物医学中的应用。因此，开发一类既具有促进伤口愈合和抗菌功能，又具有出色的生物相容性和荧光性质的铈基纳米复合材料，可有效弥补传统氧化铈纳米粒子水溶性方面的不足，并实现多功能应用，在临床上具有更大的应用潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种铈基纳米复合材料。

本发明还提供了上述铈基纳米复合材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：发明人构思了一种铈基纳米复合材料，将具有抗氧化性的铈与具有良好生物相容性的碳量子点或天然高分子材料结合起来，可用于减轻伤口部位的炎症反应，有效促进伤口愈合。其中，含铈碳量子点纳米复合材料的粒径范围为2至4nm，在300至410nm激发下可发射蓝色荧光，可用于细胞成像，此外，碳量子点在紫外光激发下具有抗菌性质，这使得该复合纳米材料在伤口修复中具有多功能应用潜力。

优选的，本发明含铈碳量子点在浓度为50μg/mL时具有最佳的抗氧化效果。

优选的，本发明含铈碳量子点发射出蓝色荧光的最大激发波长为359nm。

优选的，本发明含铈碳量子点在300至410nm激发下可发射蓝色荧光。

优选的，本发明含铈碳量子点发射出蓝色荧光的最大发射波长为433nm。

本发明的多功能抗菌消炎含铈碳量子点纳米复合材料的制备方法，以六水合硝酸铈为铈源，柠檬酸为碳源，乙二胺为钝化剂，采用水热法，合成了含铈碳量子点纳米复合材料，包括如下步骤：

步骤1：将一定配料比的铈盐和柠檬酸溶解于去离子水中，加入一定量的乙二胺，形成混合溶液，室温下搅拌30至60分钟，使溶液混合均匀；