【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生物醫學材料領域，具體涉及一種具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子及其制備方法與應用。
技術介紹
1、骨組織中的細菌感染是由微生物感染引起的急性或慢性炎癥，骨髓炎是骨科感染的典型代表，是由化膿性微生物感染引起的一種經常伴有骨破壞的炎癥過程，多為創傷、骨科手術或關節置換術后感染的局部擴散所致，可局限于骨的某一部位，也可累及骨髓、皮質、骨膜及周圍軟組織等多部位，會導致骨骼、關節的劇烈疼痛和骨質退行性變化。
2、骨髓炎病例的主要致病菌有革蘭氏陰性菌如銅綠假單胞菌(p.aeruginosa)、大腸桿菌(e.coli)等，革蘭氏陽性菌如金黃色葡萄球菌(s.aureus)、表皮葡萄球菌、腸球菌、鏈球菌等。金黃色葡萄球菌是骨髓炎中最常見的病原體，它可以通過誘導成骨細胞凋亡、激活破骨細胞形成和分泌毒素破壞以骨組織。骨髓炎的常規臨床治療是長期、大劑量的抗生素治療，并聯合多次手術清創。自1928年首次發現青霉素以來，抗生素已廣泛應用于抗菌領域，有效治療多種感染性疾病。然而，抗生素的過度使用導致細菌對抗生素產生嚴重的耐藥性。據不完全統計，全球每年約有70萬人死于耐藥細菌感染，如果得不到有效治療，預計到2050年每年將達到1000萬人。因此，開發有效和安全的抗菌藥物治療骨髓炎已經成為迫切需要。
3、氧化鋅(zno)納米顆粒(np)已被證明具有強大的抗菌作用，由金屬離子制成，可在殺生物劑中活化，其在高溫/高壓下的穩定性較低，與有機抗菌劑相比具有良好的穩健性。由于zno納米顆粒能夠改變細菌細胞膜的成分，導致扭曲，使得細
4、近年來，骨靶向生物材料的開發和應用取得了重大進展。納米載體通過靶向策略給藥是一種很有前景的方法，可以為骨相關疾病提供更有效的治療方法，提高治療效果，減少副作用。在骨骼中，活性靶向藥物利用與類骨的特異性相互作用，提高了靶向部位的選擇性積累，實現了增強疾病治療和減少健康組織副作用的功能。已開發的骨靶向基團是一類對骨組織具有高親和力的小分子，諸如雙膦酸鹽體系、寡肽體系、四環素類藥物以及適配子體系等。
5、因此，如何將zno納米顆粒與骨靶向生物材料結合，研制出具有骨靶向的氧化鋅納米粒子，是本專利技術要解決的主要技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術目的旨在針對上述現有技術中存在的技術問題，提供一種具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子及其制備方法，通過對氧化鋅納米粒子表面進行改性并接枝骨靶向材料，來改善納米氧化鋅的靶向抗菌能力。
2、本專利技術還提供了上述具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的用途，用于制備骨組織治療藥物。
3、為達到上述目的，本專利技術采取以下技術方案來實現。
4、本專利技術提供了一種具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子，其包括具有活性位點的氧化鋅納米粒子和經活性位點接枝于氧化鋅納米粒子表面的骨靶向材料。
5、上述具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子，所述活性位點為氨基；所述骨靶向材料為天冬氨酸寡肽、谷氨酸寡肽等中的一種。優選的，所述骨靶向材料為天冬氨酸六肽；天冬氨酸六肽基團上存在多個羧基；具有活性位點的氧化鋅納米粒子通過酰胺鍵與天冬氨酸六肽(asp6)上的端羧基結合，能夠保證兩種材料結合的穩定性，且保留了材料的骨靶向性能。
6、本專利技術還提供了上述具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其包括以下步驟：
7、(1)利用硅烷偶聯劑對氧化鋅納米粒子進行表面氨基化改性，得到表面改性的氧化鋅納米粒子；
8、(2)制備骨靶向性氧化鋅納米粒子，具體為：
9、將表面改性的氧化鋅納米粒子加入到ph為5-5.5的骨靶向材料緩沖液中，并調節所得反應體系的ph至5.5-6.5，然后攪拌4-5h，再經過濾、洗滌、干燥得到具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子；所述表面改性的氧化鋅納米粒子與骨靶向材料的質量比為10:1。
10、上述步驟(1)，目的是對氧化鋅納米粒子進行表面改性，接枝高反應活性位點-氨基。所述硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(kh570)等中的一種。硅烷偶聯劑對氧化鋅納米粒子的表面修飾使得氧化鋅納米粒子表面的羥基被消耗，有效改善了納米粒子易于團聚的情況。同時，硅烷偶聯劑修飾后的氧化鋅納米粒子表面富有高反應活性的氨基，有利于對于該納米粒子進行多功能化改性。
11、在具體實現方式中，步驟(1)包括以下分步驟：
12、(11)將硅烷偶聯劑加入分散均勻的氧化鋅納米粒子分散液中，并超聲處理20-40min；所述硅烷偶聯劑為氧化鋅納米粒子質量的20％-22％；
13、(12)將超聲處理后的分散液經多次離心、清洗后干燥得到表面改性的氧化鋅納米粒子。
14、上述步驟(11)中，將氧化鋅納米粉末加入到無水乙醇中，經超聲分散均勻得到濃度為20mg/ml的氧化鋅納米粒子分散液。這里的超聲分散時間為15-20min。
15、上述步驟(12)中，超聲處理后的分散液先經離心分離得到沉淀，所得沉積再使用無水乙醇清洗，如此重復上述離心、清洗操作至少三次，再將最后一次清洗產物進行離心，離心所得產物經干燥得到表面改性的氧化鋅納米粒子。離心條件為：轉速5000-8000rpm、時間5-10min。干燥條件為：50-80℃、12-24h。
16、上述步驟(2)，在表面改性的氧化鋅納米粒子表面接枝骨靶向材料，從而得到骨靶向性氧化鋅納米粒子；主要是通過骨靶向材料的表面接枝實現。當接枝上具備骨靶向能力的骨靶向材料(優選為天冬氨酸六肽(asp6))后，通過骨靶向材料對于骨組織中羥基磷灰石的靶向能力，定向到骨感染部位，隨后發揮納米氧化鋅粒子的廣譜抗菌能力殺死細菌。
17、首先將骨靶向材料溶于第一緩沖液中，得到濃度為0.5g/l的骨靶向材料緩沖液，并通過酸調節骨靶向材料緩沖液ph值至5-5.5。所述第一緩沖液為含有edc(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽)和nhs(nhs為n-羥基琥珀酰亞胺)的mes緩沖液；edc和nhs的質量比為1:1；所述edc和nhs的總質量與mes緩沖液的體積比為10mg-20mg：1ml。所述酸為鹽酸，其濃度為0.1m；加入酸后的骨靶向材料緩沖液室溫攪拌30-40min，以混合均勻，同時使得骨靶向材料的羧基充分活化。
18、然后將表面改性的氧化鋅納米粒子加入到骨靶向材料緩沖液中，并使用第二緩沖液將所得反應體系ph值調節至5.5-6.5。第二緩沖液為市售的pbs緩沖液，其ph范圍為7.2-7.4。所得反應體系于室溫攪拌反應結束后，通過離心過濾收集沉淀，所得沉淀用超純水洗滌后經干燥得到具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子。干燥條件為：50-60℃、12-24h。
本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子，其特征在于，包括具有活性位點的氧化鋅納米粒子和經活性位點接枝于氧化鋅納米粒子表面的骨靶向材料。
2.根據權利要求1所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子，其特征在于，所述活性位點為氨基；所述骨靶向材料為天冬氨酸寡肽、谷氨酸寡肽中的一種。
3.根據權利要求2所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子，其特征在于，所述骨靶向材料為天冬氨酸六肽。
4.一種具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(1)包括以下分步驟：
6.根據權利要求5所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(11)中，將氧化鋅納米粉末加入到無水乙醇中，經超聲分散均勻得到濃度為20mg/mL的氧化鋅納米粒子分散液。
7.根據權利要求4所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，將骨靶向材料溶于第一緩沖液中，得到濃
8.根據權利要求7所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其特征在于，所述第一緩沖液為含有EDC和NHS的MES緩沖液；EDC和NHS的質量比為1:1；所述EDC和NHS的總質量與MES緩沖液的體積比為10-20mg：1mL。
9.根據權利要求4所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其特征在于，將表面改性的氧化鋅納米粒子加入到骨靶向材料緩沖液中，并使用第二緩沖液將所得反應體系pH值調節至5.5-6.5；第二緩沖液為PBS緩沖液，其pH范圍為7.2-7.4。
10.權利要求1-3任一項所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子在制備骨組織治療藥物中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子，其特征在于，包括具有活性位點的氧化鋅納米粒子和經活性位點接枝于氧化鋅納米粒子表面的骨靶向材料。
2.根據權利要求1所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子，其特征在于，所述活性位點為氨基；所述骨靶向材料為天冬氨酸寡肽、谷氨酸寡肽中的一種。
3.根據權利要求2所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子，其特征在于，所述骨靶向材料為天冬氨酸六肽。
4.一種具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(1)包括以下分步驟：
6.根據權利要求5所述的具有骨靶向性的高效抗菌氧化鋅納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟(11)中，將氧化鋅納米粉末加入到無水乙醇中，經超聲分散均勻得到濃度為20mg/ml的氧化鋅納米粒子分散液。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒琴，楊杰琿，陳立，張瑞，王晨鑫，林明玥，張桓碩，楊茂，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。