一种具有多模式治疗作用的银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的制备方法

1.本发明属于生物医学材料领域，具体涉及一种具有多模式治疗作用的银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的制备方法。


背景技术：

2.基于纳米颗粒的治疗已被证明是一种具有潜力的无创治疗方法。以磁解力为治疗动力则是近年来的研究热点。磁性纳米材料是指具有特别的磁学性质的材料，在分离和纯化、磁共振成像、药物靶向递送、磁致热疗、磁性转染、组织修复等诸多领域展现出巨大的潜能。磁性四氧化三铁(fe3o4)纳米颗粒是一种被广泛研究的磁性纳米材料，具有表面效应和超顺磁性等显著特征。对fe3o4进行表面修饰可以使其具有特定的功能，因此磁性fe3o4纳米颗粒在生物医药、污水处理等领域具有良好的应用前景。
3.fe3o4虽然具有良好的生物相容性，但由于其疏水性强、分散性差、生物利用率低，限制了其进一步的生物医学应用。通常将磁性纳米材料与无机或者有机材料相结合来克服以上缺点。目前，报道的fe3o4纳米粒子复合材料多为球体，负载的通常是单一金属，尚未有研究涉及以磁性纺锤型fe3o4纳米粒子为核心的双金属复合纳米材料的制备及光热研究。


技术实现要素：

4.鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有多模式治疗作用的银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体。
5.为了解决技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种具有多模式治疗作用的银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的制备方法，是以磁性纺锤型fe3o4纳米粒子为模板，与溶有盐酸多巴胺的tris溶液、agno3、na3c6h5o7和haucl4·
4h2o溶液室温下共同超声反应，碱性环境促使盐酸多巴胺在fe3o4上自聚合形成聚多巴胺保护外壳，并包裹agau双金属纳米棒，从而获得银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体。具体包括如下步骤：
7.将5-15mg纺锤型fe3o4纳米粒子加入装有15-50ml乙醇溶液的锥形瓶中，超声分散均匀，滴加300μl-1000μl浓度为14.5mm的硝酸银水溶液，然后加入5-15mg柠檬酸三钠、60-180μl浓度为0.24m的haucl4·
4h2o水溶液以及50-150ml含有30-100mg盐酸多巴胺的tris溶液，常温下超声2-3h，反应完成后，洗涤、干燥，得到银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体，记为fe3o4@agau@pda。
8.进一步地，所述纺锤型fe3o4纳米粒子按如下步骤制得：以非磁性纺锤型α-fe2o3纳米粒子为原料，通入含有5％氢气和95％氩气的混合气体，在450℃下保温2-3h，自然冷却至室温，得到单分散磁性纺锤型fe3o4纳米粒子。
9.进一步地，所述非磁性纺锤型α-fe2o3纳米粒子按如下步骤制得：将fecl3·
6h2o和nah2po4·
2h2o按质量比80-85:1在去离子水中超声分散均匀，98℃密闭反应三天；反应完成
后，自然冷却至室温，离心、洗涤、干燥，即得单分散非磁性的纺锤型α-fe2o3纳米粒子。
10.进一步地，所述洗涤方式均为去离子水和无水乙醇交替洗涤，所述干燥均为45℃真空干燥。
11.进一步地，所述离心的转速为6000r/min，时长为6min。
12.本发明所制备的银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体，以聚多巴胺为外壳，银金双金属纳米棒镶嵌在聚多巴胺外壳上，外壳内部为磁性纺锤型fe3o4纳米粒子。
13.本发明的有益效果体现在：
14.1、本发明的合成方法步骤简单、反应条件温和、操作流程短、重现性好、产率高，所得目标产物可用作缓释杀菌剂、光热治疗试剂、磁动力杀菌剂，同时可利用fe3o4的磁性回收材料，循环利用。
15.2、本发明获得的磁性纳米纺锤体具有良好的光热效应，未来有望用作光热治疗试剂，同时其良好的磁学性质可以帮助快速分离回收以及靶向治疗。银离子的缓慢释放有利于抑制细菌的生长。特殊的纺锤体形态和粗糙的表面有利于加强在治疗过程中与致病菌的相互作用，充分发挥磁解力的作用。
附图说明
16.图1为本发明实施例1所得纺锤型α-fe2o3纳米粒子的透射电镜图。
17.图2为本发明实施例1所得磁性纺锤型fe3o4纳米粒子的透射电镜图。
18.图3为本发明实施例2所得银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的透射电镜图，其中(a)、(b)对应不同放大倍数。
19.图4为本发明实施例1、2所得不同纺锤体的x射线衍射分析图。
20.图5为本发明实施例1、2所得不同纺锤体的红外光谱图。
21.图6为本发明实施例1、2所得不同纺锤体的磁滞回线图。
22.图7为本发明实施例2所得银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体在近红外激光(1ml,808nm,2.0wcm-2
)照射下的温升曲线图。
23.图8为实施例3所得不同浓度的fe3o4@agau@pda处理的大肠杆菌(a,c)和金黄色葡萄球菌(b,d)菌落照片以及各自抑菌率的统计。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例进行详细描述。本发明的保护范围不限于下述实施例。
25.实施例1
26.本实施例按如下步骤制备磁性纺锤型fe3o4纳米粒子：
27.步骤1、称取1.0812gfecl3·
6h2o和0.0128gnah2po4·
2h2o置于250ml锥形瓶中，加入200ml去离子水超声分散均匀，然后转移至反应釜中，98℃密闭反应三天；反应完成后，自然冷却至室温，再用离心机以6000r/min转速离心6min，得到沉淀用去离子水和乙醇交替洗涤10次，真空干燥箱45℃干燥12h，获得单分散非磁性纺锤型α-fe2o3纳米粒子。
28.步骤2、将0.1gα-fe2o3纳米粒子充分研磨，放入瓷舟中，通入含有5％氢气和95％氩气的混合气体，在450℃下保温3h，自然冷却至室温，得到单分散磁性纺锤型fe3o4纳米粒子。
29.图1为本实施例所得纺锤型α-fe2o3纳米粒子的透射电镜图，粒子表面相对光滑均匀，结晶良好；
30.图2为本实施例所得磁性纺锤型fe3o4纳米粒子的透射电镜图，粒子具有多孔结构。
31.图4为本实施例所得非磁性纺锤型α-fe2o3纳米粒子与磁性纺锤型fe3o4纳米粒子的x射线衍射分析图：在24.2
°
、33.1
°
、35.6
°
、40.8
°
、49.5
°
、54.1
°
、62.4
°
和64.1
°
处有吸收峰，与α-fe2o3标准卡片(jcpdscard86-0550)一致；在30.1
°
、35.4
°
、43.1
°
、56.9
°
和62.5
°
处有吸收峰，与fe3o4标准卡片(jcpdscard19-0629)一致。
32.图5为本实施例所得非磁性纺锤型α-fe2o3纳米粒子和磁性纺锤型fe3o4纳米粒子的红外光谱图，fe3o4在580cm-1
有典型的fe-o吸收峰，α-fe2o3则没有。
33.图6为本实施例所得纺锤型fe3o4纳米粒子的磁滞回线图，fe3o4表现出软磁行为，饱和磁化强度为72emu/g。
34.实施例2
35.本实施例按如下步骤制备银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体：
36.步骤1、称取1.0812gfecl3·
6h2o和0.0128gnah2po4·
2h2o置于250ml锥形瓶中，加入200ml去离子水超声分散均匀，然后转移至反应釜中，98℃反应三天；反应完成后，自然冷却至室温，再用离心机以6000r/min转速离心6min，用去离子水和乙醇交替洗涤离心沉淀10次，真空干燥箱45℃干燥12h，获得单分散非磁性纺锤型α-fe2o3纳米粒子。
37.步骤2、将0.1g纺锤型α-fe2o3纳米粒子充分研磨，放入瓷舟中，通入含有5％氢气和95％氩气的混合气体，在450℃下保温3h，自然冷却至室温，得到单分散磁性纺锤型fe3o4纳米粒子。
38.步骤3、将15mg纺锤型fe3o4纳米粒子加入装有50ml乙醇溶液的锥形瓶中，超声分散均匀，滴加1ml浓度为14.5mm的硝酸银水溶液，然后加入15mg柠檬酸三钠、180μl浓度为0.24m的haucl4·
4h2o水溶液以及150ml含有100mg盐酸多巴胺的tris溶液，常温下超声3h，反应完成后，用去离子水和乙醇交替洗涤、45℃干燥过夜，得到fe3o4@agau@pda复合纳米粒子。
39.图3为本实施例所得银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的透射电镜图，产物形貌均匀，银金双金属纳米棒被外层聚多巴胺壳包裹在磁性纺锤型fe3o4纳米粒子表面。
40.图4为本实施例所得银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的x射线衍射分析图，在38.2
°
、44.4
°
、64.8
°
和77.5
°
处有吸收峰，与ag和au标准卡片(jcpdscard04-0783、jcpdscard04-0784)一致，表明银金的成功负载。
41.图5为本实施例所得银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的红外光谱图，在580cm-1
有典型的fe-o吸收峰。
42.图6为本实施例所得银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的磁滞回线图，表现出典型的软磁行为，饱和磁化强度为52emu/g。
43.图7为本实施例所得银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体在近红外激光(808nm,2.0wcm-2
)照射下的温升曲线图，温升效果与纺锤体浓度相关，1ml(80μg/ml)银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体近红外光照射5分钟后，最高温可达66.9℃。
44.实施例3
45.本实施例按如下步骤检测银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的抗菌活性：
46.步骤1、选择大肠杆菌(e.coli，革兰氏阴性菌)和金黄色葡萄球菌(s.aureus，革兰氏阳性菌)进行抑菌活性检测。首先，取保存在甘油中的大肠杆菌或金黄色葡萄球菌菌液50μl加入到50ml新鲜luria-bertani肉汤培养基中，在37℃、100rpm条件下振荡培养12h，将培养好的菌液用肉汤稀释至1
×
106cfu/ml，得到待测菌液。
47.步骤2、在步骤1得到的待测菌液中，加入不同质量的fe3o4@agau@pda复合纳米粒子，得到浓度为20、40、60、80μg/ml的混悬液。采用近红外激光(l,808nm,2.0wcm-2
)和旋转磁场(rmf,15mt,350rpm)处理混悬液(1ml)，四组分别标记为l(+)m(+)、l(+)m(-)、l(-)m(+)和l(-)m(-)。除l(-)m(-)组外，其余处理时间为5min，其中l(+)m(+)为近红外激光与旋转磁场联合作用5min。处理后，各组悬液在37℃恒温培养箱中孵育4h后，采用稀释法和平板菌落计数法测定活菌总数。
48.图8为本实施例所得不同浓度的fe3o4@agau@pda处理的大肠杆菌(a，c)和金黄色葡萄球菌(b,d)菌落照片以及各自抑菌率的统计。总体来看，随着浓度的增加和协同作用，fe3o4@agau@pda对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性增强。两种细菌的生长在不同的治疗组中是相似的。然而，fe3o4@agau@pda对金黄色葡萄球菌表现出更明显的抑制作用。在近红外光照射条件下，浓度的增加产生了显著的抗菌效果，但培养皿中仍分别残留大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。可见，单一模式的抗菌治疗无法达到有意义的效果。在耦合旋转磁场后，培养皿中不存在金黄色葡萄球菌而大肠杆菌则显著减少(80μg/ml)。统计直方图(图8c-d)显示，fe3o4@agau@pda(80μg/ml)在耦合条件下对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率分别为99.99％和97.88％。结果与培养皿中细菌的生长情况一致。值得一提的是，在金黄色葡萄球菌覆盖的培养皿中，fe3o4@agau@pda在l(-)m(-)组和l(-)m(+)组的抗菌效果无法显示。但统计数据表明，在较高浓度(60μg/ml、80μg/ml)下，fe3o4@agau@pda有微弱的ag
+
抗菌和磁力抗菌效果，说明银纳米晶和旋转磁场具有一定的抗菌作用。因此，在近红外照射和旋转磁场共同作用下，fe3o4@agau@pda呈现出“磁解-光热-ag
+”的耦合抗菌特性。根据上述数据可以推断，与单一抗菌方法相比，协同治疗在治疗细菌感染方面更有效。
49.以上仅为本发明的较佳实例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所创作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种具有多模式治疗作用的银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的制备方法，其特征在于：以磁性纺锤型fe3o4纳米粒子为模板，与溶有盐酸多巴胺的tris溶液、agno3、na3c6h5o7和haucl4·
4h2o溶液室温下共同超声反应，碱性环境促使盐酸多巴胺在fe3o4上自聚合形成聚多巴胺保护外壳，并包裹agau双金属纳米棒，从而获得银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将5-15mg磁性纺锤型fe3o4纳米粒子加入装有15-50ml乙醇溶液的锥形瓶中，超声分散均匀，滴加300μl-1000μl浓度为14.5mm的硝酸银水溶液，然后加入5-15mg柠檬酸三钠、60-180μl浓度为0.24m的haucl4·
4h2o水溶液以及50-150ml含有30-100mg盐酸多巴胺的tris溶液，常温下超声2-3h，反应完成后，洗涤、干燥，得到银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体，记为fe3o4@agau@pda。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述磁性纺锤型fe3o4纳米粒子按如下步骤制得：以非磁性纺锤型α-fe2o3纳米粒子为原料，通入含有5％氢气和95％氩气的混合气体，在450℃下保温2-3h，自然冷却至室温，得到单分散磁性纺锤型fe3o4纳米粒子。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述非磁性纺锤型α-fe2o3纳米粒子按如下步骤制得：将fecl3·
6h2o和nah2po4·
2h2o按质量比80-85:1在水中超声分散均匀，98℃密闭反应三天；反应完成后，自然冷却至室温，离心、洗涤、干燥，即得单分散非磁性纺锤型α-fe2o3纳米粒子。5.一种权利要求1～4中任意一项所述制备方法所制得的银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体。6.根据权利要求5所述的银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体，其特征在于：所述银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体，是以聚多巴胺为外壳，银金双金属纳米棒镶嵌在聚多巴胺外壳上，外壳内部为磁性纺锤型fe3o4纳米粒子。

技术总结
本发明公开了一种具有多模式治疗作用的银金-聚多巴胺复合磁性纺锤体的制备方法，以非磁性纺锤型α-Fe2O3纳米粒子为原料，通过氢气还原得到磁性纺锤型Fe3O4纳米粒子，再以磁性纺锤型Fe3O4纳米粒子为模板，与溶有盐酸多巴胺的Tris溶液、AgNO3、Na3C6H5O7和HAuCl4·


技术研发人员：方群玲 王敬
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/20