一种声动力控释CO抗菌纳米复合材料的制备方法

本发明属于生物医用材料，具体涉及一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法。

背景技术：

1、随着微生物感染相关疾病的传播，多重耐药（mdr）细菌感染愈发严重，传统的抗生素治疗极易导致细菌产生耐药性，使得临床治疗面临巨大挑战。声动力疗法（sdt）作为一种非侵入性、无耐药性的新型治疗策略，通过声敏剂在超声激发下产生活性氧（ros）破坏细菌细胞膜，近年来备受关注。与光动力治疗（pdt）相比，sdt具有更深的组织穿透能力，适用于深层组织感染治疗。

2、然而，传统的声敏剂（如tio2或常规卟啉基mofs）存在电子-空穴对快速重组的问题，导致ros产率低下。此外，ros的极短寿命（约1ns）和极小的扩散半径（20-200nm），严重限制了其对隐匿在生物被膜内部深层细菌的杀伤效果（endogenous and exogeneousstimuli-triggered reactive oxygen species evoke long-lived carbon monoxide tofight against lung cancer. j. nanobiotechnol. 2024, 22(1): 416）。

3、近年来，一氧化碳（co）气体疗法逐渐受到科研工作者们的关注。co不仅具有长达100-300µm的扩散距离，还能通过抑制细菌呼吸链和atp合成实现有效杀菌（dual-modereactive oxygen species-stimulated carbon monoxide release for synergisticphotodynamic and gas tumor therapy. acs nano 2024, 18(45): 31286-31299）。然而，如何实现co在感染部位的按需、定点释放，避免高浓度co引发系统性毒性，是目前急需解决的技术瓶颈。因此，将高效产ros的声动力疗法与co气体治疗结合，开发一种能克服扩散限制的级联递送系统具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，本发明合成了基于卟啉的mof纳米平台（dpcn@au@feco），整合了金纳米颗粒和fe3(co)12，实现超声触发的ros和co协同释放。利用fe3(co)12对氧化环境的高敏感性，ros的激增触发fe3(co)12簇的分解，导致co的级联释放。这种级联催化反应有效将短寿命且扩散距离有限的ros转化为长寿命且深度穿透性的co分子，从而克服ros的扩散限制。本发明整合了ros介导的外部氧化损伤和co诱导的内部代谢阻滞，有助于实现反内向的立体杀菌效果。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.d-pcn的制备：将四氯化锆与苯甲酸溶解在dmf与h2o的混合溶剂中，搅拌混匀，将四（羧基苯基）卟啉加入到上述溶液中，继续搅拌，将得到的均匀溶液转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，置于烘箱中加热一段时间后，自然冷却至室温，离心、洗涤、干燥得到锆基金属-有机骨架纳米材料，即d-pcn；

5、s2. dpcn@au的制备：将合成的d-pcn与haucl4溶液混合于去离子水中，将得到的溶液避光进行第一次搅拌，冰浴条件下加入nabh4溶液，避光进行第二次搅拌，离心、去离子水洗涤、干燥后得到dpcn@au；

6、s3.dpcn@au@feco的制备：将dpcn@au分散于氯仿中，冰浴下进行超声混合，在液氮下冷冻后进行脱气，随后将fe3(co)12加入上述分散液中，并在n2氛围下避光搅拌，离心、氯仿洗涤、干燥后获得dpcn@au@feco。

7、本发明的进一步改进方案为：

8、s1所述四氯化锆、苯甲酸、四（羧基苯基）卟啉和混合溶剂的用量比为1mg:20~30mg:0.8~1.2mg:0.2~0.3ml；

9、进一步的，s1所述混合溶剂中dmf与h2o的体积比为8~12:1；

10、进一步的，s1所述搅拌混匀的时间为8~12min，所述继续搅拌的时间为8~12min；

11、进一步的，s1所述烘箱中加热的温度为110~130℃，时间8~10h；

12、进一步的，s1所述洗涤为用无水乙醇洗涤5~10次，所述干燥条件为50~70℃温度下真空干燥20~24h。

13、进一步的，s2所述haucl4溶液的浓度为7~9mg/ml，nabh4溶液的浓度为3~5mg/ml；

14、进一步的，s2所述d-pcn、离子水、haucl4溶液和nabh4溶液的用量比为1mg:1ml:10~20µl:70~80µl；

15、进一步的，s2所述第一次搅拌时间为1~3h；所述第二次搅拌时间为1~2h。

16、进一步的，s2所述干燥的温度为50~70℃，时间为20~24h。

17、进一步的，s3所述dpcn@au、chcl3以及fe3(co)12的用量比为0.8~1.2mg:0.3~0.8ml:0.8~1.2mg。

18、进一步的，s3所述避光搅拌的时间为20~30h。

19、进一步的，s3所述干燥的温度为40~45℃，时间为8~14h。

20、本发明的更进一步改进方案为：

21、一种声动力控释co抗菌纳米复合材料，通过上述方法制备得到。

22、本发明的再进一步改进方案为：

23、上述声动力控释co抗菌纳米复合材料在声动力疗法治疗深层组织感染中的应用。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

25、1.本发明通过在缺陷工程化的d-pcn表面修饰au纳米颗粒构建界面肖特基结，利用au纳米颗粒电子汇效应有效抑制了超声激发下电子-空穴对的重组，从而大幅提升了ros的产率。

26、2.本发明巧妙利用羰基铁簇（fe3(co)12）对氧化环境的高敏感性，使声动力产生的短寿命ros能够原位攻击fe-co键，触发长寿命、强穿透力co气体的级联释放，成功克服了传统ros的生物被膜扩散屏障。

27、3.在治疗层面，本发明将ros介导的外部细胞膜破坏与co诱导的内部代谢阻断（抑制atp合成）相结合，实现了由外而内的立体协同杀菌，在超声激活下对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率高达约98%。

28、4.本发明的纳米复合材料制备工艺简单，能够通过超声实现精准的按需控释，最大限度地减少了对正常组织的系统性毒副作用，展现出优异的生物安全性和极高的临床转化应用前景。

1.一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于：s1所述四氯化锆、苯甲酸、四（羧基苯基）卟啉以及混合溶剂的用量比为1mg:20~30mg:0.8~1.2mg:0.2~0.3ml；

3.根据权利要求1所述的一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于：s1所述搅拌混匀的时间为8~12min，所述继续搅拌的时间为8~12min；

4.根据权利要求1所述的一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于：s2所述haucl4溶液的浓度为7~9mg/ml，nabh4溶液浓度为3~5mg/ml；

5.根据权利要求1所述的一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于：s2所述第一次搅拌时间为1~3h；所述第二次搅拌时间为1~2h；

6.根据权利要求1所述的一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于：s3所述dpcn@au、chcl3以及fe3(co)12的用量比为0.8~1.2mg:0.3~0.8ml:0.8~1.2mg。

7.根据权利要求1所述的一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于：s3所述避光搅拌的时间为20~30h。

8.根据权利要求1所述的一种声动力控释co抗菌纳米复合材料的制备方法，其特征在于：s3所述干燥的温度为40~45℃，时间为8~14h。