[发明专利]一种纳米酶原位水凝胶的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种纳米酶原位水凝胶的制备方法及应用，本发明方法是将多巴胺碳点与柠檬酸钠作为还原剂及稳定剂用于制备银纳米，银纳米再与铜、锰纳米酶复配，制备复合纳米酶（AgNPs/Cu,Mn‑N‑C），水凝胶前驱液由角蛋白、AgNPs/Cu,Mn‑N‑C和葡萄糖氧化酶(GOX)组成，本发明纳米酶原位水凝胶用于糖尿病创面时，水凝胶中的GOX通过将过量葡萄糖分解为过氧化氢和葡萄糖醛酸，改变高血糖创面微环境，使创面部位的pH下降，通过催化细胞内Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;产生•OH和Osubgt;2/subgt;来杀菌和缓解缺氧；这种葡萄糖激活的级联反应水凝胶能高效促进糖尿病创面愈合，可以为协同重建慢性不愈合创面提供可靠的工具。

技术领域

本发明涉及纳米材料抗菌技术领域，具体为一种糖尿病纳米酶原位水凝胶的制备方法及应用。

背景技术

糖尿病（DM）是一种内分泌紊乱，由于胰岛素受损而导致血糖较平时升高，在DM中，出现了几种并发症，其中糖尿病创面( DW )是最具破坏性的并发症，约25%的患者在他们的一生中发展出DW，并进行肢体截肢。尽管有手术、清创、伤口敷料、晚期治疗等多种治疗方法，但总体结论是，除极少例外，患者仍存在疼痛、换衣频繁、失败率高、费用参与等局限性。在此背景下，原位凝胶注射水凝胶因其易包封治疗药物和缓释、填充创面缺损区、易处理、微创手术等优点而受到特别关注。然而，大多数可注射水凝胶的凝胶化需要有毒的引发剂和具有有限组织穿透深度的紫外线（UV）光照射，而且，大多数用于DW治疗的可注射水凝胶缺乏组织黏附性，不能紧紧固定在肿瘤组织周围，导致脱落或打滑导致DW治疗效果低下。

具有天然类酶活性的纳米酶由于其稳定性和高催化活性，在生物医学工程领域得到了新的突破，并被应用于各个领域，包括抗菌、抗肿瘤、生物传感等方面。几种纳米酶表现出过氧化物酶(POD)样活性，因此在酸性条件下可将过氧化氢(H₂O₂)分解为羟基自由基，具有较高的肿瘤细胞杀伤效率，特别是具有原子分散金属中心的单原子纳米酶(SANs)，最大限度地发挥了固有的类酶活性。碳材料因其独特的结构和稳定的物理化学性质，被广泛用作单原子催化的优良载体，然而，在碳载体上合成单个金属原子仍然具有挑战性。首先，金属原子与碳载体的弱相互作用导致催化活性不稳定。其次，单个金属原子容易聚集在碳载体上，降低了催化活性。碳点（CDs）由于其尺寸小、表面活性位点多，被证明是SAN的好支撑材料。

发明内容

我们最近的研究发现，具有POD活性的酚类化合物纳米酶不仅能将过氧化物分解，还能将过硫化物分解为羟基自由基，从而在无外界刺激的情况下触发水凝胶的原位凝胶化，同时，酚类化合物纳米酶上的邻苯二酚赋予水凝胶较强的黏附性。而且，儿茶酚功能化可以促进碳材料的分散。本发明制备的复合纳米酶（AgNPs/Cu,Mn-N-C），其中AgNPs具有葡萄糖氧化酶活性，Cu,Mn-N-C具有拟过氧化物酶及过氧化氢酶活性。水凝胶前驱液由角蛋白、AgNPs/Cu,Mn-N-C和葡萄糖氧化酶(GOX)组成，通过GOX及AgNPs催化葡萄糖在体液中的氧化，可间接温和地生成H₂O₂，注射到糖尿病创面时，水凝胶中的GOX通过将过量葡萄糖分解为过氧化氢和葡萄糖醛酸，改变高血糖创面微环境，使创面部位的pH下降，Cu,Mn-N-C纳米酶具有的过氧化氢酶及过氧化物酶活性，通过催化细胞内H₂O₂产生•OH和O₂来杀菌和缓解缺氧；这种葡萄糖激活的级联反应水凝胶能高效促进糖尿病创面愈合，可能为协同重建慢性不愈合创面提供可靠的工具。

因此，本发明提供了一种纳米酶原位水凝胶的制备方法，该方法利用了纳米酶的催化性、抗菌性，葡萄糖触发原位形成角蛋白水凝胶，并将水凝胶用于治疗糖尿病创面。

本发明糖尿病纳米酶原位水凝胶的制备如下：