[发明专利]金铜双金属纳米酶复合材料的制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，公开了金铜双金属纳米酶复合材料的制备方法和应用。本发明在溶菌酶纤维溶液，加入氯金酸和氯化铜混合溶液，静置使之充分混合后，加入新鲜配置的硼氢化钠溶液作为还原剂，即得到金铜双金属纳米酶复合材料。所述金铜双金属纳米酶复合材料中，溶菌酶纤维大小均匀，小尺寸的金铜纳米颗粒均匀的高密度分布在溶菌酶纤维表面，在近红外光辐射下，能够显著增强类过氧化物酶催化活性，达到高效杀菌的目的。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种金铜双金属纳米酶复合材料及其催化/光热抗菌的应用，特指以金铜双金属复合纳米颗粒(Au@Cu)为催化剂，在近红外光(NIR)照射下，通过增强过氧化物酶活性提高催化过氧化氢效率，从而达到高效抗菌的方法。

背景技术

纳米酶是一种具有类似酶活性的纳米材料，作为天然酶的替代品，因其比天然酶明显的优点引起人们极大的兴趣，如合成简单、催化活性可调、在恶劣环境下稳定性好等。纳米材料功能的多样性赋予了纳米酶的多种功能，使得其在生物医学领域得到广泛的研究，主要应用于生物分子检测、生物传感器、抗菌、免疫分析、癌症诊断和治疗以及环境监测等。通常，过氧化物酶模拟物，可以特异性地催化过氧化氢转化为剧毒的活性氧(ROS)例如羟基自由基(·OH)，攻击弱酸性感染部位的微生物的细胞膜。以纳米酶为核心的纳米生物催化系统具有多种氧化还原酶类活性,能够根据pH等条件调节ROS的水平,因此基于这种原理可以快速杀死多种超级耐药病菌并清除生物膜。

与天然酶相似，纳米酶的活性可以通过多种因素进行调节，如pH、温度、周围环境和金属离子。此外，纳米酶的活性也可以通过改变其理化性质和结构来调节，典型的纳米尺度因素，如大小、形貌、表面修饰和价态、活性中心的组成和构型等显著影响着纳米酶的活性。因此，研究开发一种新的纳米酶材料，使其既具有较好的细菌结合能力，又具有增强的催化活性，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中金基纳米酶催化效率不高、与细菌相互作用弱的缺陷，提供一种以溶菌酶为模板的金铜纳米颗粒复合材料并将其用于催化抗菌；本发明所合成的金铜纳米颗粒复合材料用量少，光热增强催化效率高，与细菌相互作用强，可高效杀死细菌。本发明通过溶菌酶纤维作为模板调控了金铜纳米颗粒的尺寸和分布，有效提高了催化效率，具有与细菌很好的相互作用，能够达到高效杀菌的目的。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种生物大分子溶菌酶纤维(LNFs)作为模板，同时可以调控金属颗粒在纤维上的高密度分布，得到较小尺寸的金属纳米颗粒，双金属纳米颗粒可以均匀修饰在溶菌酶纤维表面。具体制备方法如下：

取合成好的溶菌酶纤维溶液，加入一定比例的氯金酸和氯化铜混合溶液，静置30min以上使之充分混合后，加入新鲜配置的硼氢化钠溶液作为还原剂，即得到金铜双金属纳米酶复合材料，即LNFs@Au/Cu复合材料。

其中，溶菌酶纤维溶液，氯金酸和氯化铜混合溶液和硼氢化钠溶液体积比为1：1：1，其中，所述溶菌酶纤维溶液的浓度为5mg/mL，氯金酸和氯化铜混合溶液中金属离子的总浓度为0.15mM，硼氢化钠溶液的浓度为0.01mM。

进一步的，试验所述的溶菌酶纤维制备方法如下：

配置浓度为1M的盐酸溶液10mL，加入0.015g甘氨酸，制备得A溶液；配置浓度为1mM的冰乙酸溶液1mL，加入氯化胆碱0.1396g，制得B溶液；取0.01g溶菌酶，加入4750μLA溶液和250μL B溶液溶解，在油浴锅中70℃搅拌反应5h，反应完成后12000rpm离心超纯水洗涤两次，每次20min。

本发明制备的金铜双金属纳米酶复合材料中，溶菌酶纤维大小均匀，小尺寸的金铜纳米颗粒均匀的高密度分布在溶菌酶纤维表面，在近红外光辐射下，能够显著增强类过氧化物酶催化活性，达到高效杀菌的目的。

本发明还提供一种金铜双金属纳米酶复合材料(LNFs@Au/Cu)催化/光热杀菌的方法，按照下述步骤进行：