一种基于金属有机骨架作为生物载体封装药物的抗菌纳米粒子的制备方法与流程

本发明涉及纳米材料技术领域，具体地说是一种基于金属有机骨架作为生物载体封装药物的抗菌纳米粒子的制备方法。

背景技术：

现有的抗菌纳米离子，载药量低，不能对药物进行可控释放，同时抗菌粒子热稳定性和化学稳定性差，毒性大，生物相容性差，无法满足人们对其的需求。

技术实现要素：

为了解决上述技术缺陷，本发明提供一种基于金属有机骨架作为生物载体封装药物的抗菌纳米粒子的制备方法，具体为用含铁的金属有机骨架封装无毒性且具有强效抗菌作用的糖肽类抗生素万古霉素，从而形成金属有机骨架载药抗菌体系的纳米复合粒子。

一种基于金属有机骨架作为生物载体封装药物的抗菌纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：

s1、将六水氯化铁、对苯二甲酸分别与n,n-二甲基甲酰胺混合后，常温下磁力搅拌使其溶解，制得两种前驱体；然后将其置于同一聚四氟乙烯反应釜内衬，磁力搅拌，使其充分混合；

优选地，步骤s1中，六水氯化铁、对苯二甲酸以1：1的物质的量称取；

步骤s1中，前一磁力搅拌时间为30min；后以磁力搅拌时间为20min；

s2、将反应釜内衬套上钢套后置于烘箱内，升温到150～180℃下反应24～72h，冷却；

优选地，步骤s2中，以每分钟1℃～2℃的升温速率升温步骤s2中，反应釜放置风口处冷却1～2h；

s3、将步骤s2冷却后的物质在8000～10000rpm转速下离心收集沉淀物，再依次用n,n-二甲基甲酰胺溶液、去离子水、乙醇溶液对产物进行洗涤抽滤，获得金属有机骨架纳米粒子，然后将其置入真空干燥，研磨，即获得金属有机骨架纳米颗粒，备用；

优选地，步骤s3中，离心时间为10～15min；真空干燥温度为80～100℃；干燥时间为8～12h；

s4、取步骤s3制备的金属有机骨架纳米颗粒与万古霉素混合，溶解于去离子水，搅拌均匀，然后置入30-40℃真空干燥箱中24-48h进行吸附载药；

优选地，步骤s4中，金属有机骨架纳米颗粒与万古霉素的质量比为：1:5～1:10；

优选地，步骤s4中，去离子水的用量为20～40ml；

步骤s4中，优选为37℃真空干燥箱中48h；

s5、将步骤s5获得的物质过滤、洗涤、抽滤，再置入30～40℃真空干燥箱中干燥8～12h，即获得封装药物的金属有机骨架纳米颗粒复合物。

相对于现有技术，本发明一种基于金属有机骨架作为生物载体封装药物的抗菌纳米粒子的制备方法，具有如下优点：

(1)使用溶剂热法合成的金属有机骨架纳米颗粒，通过控制了反应过程中升温速率和降温速率，以可控地合成粒径均一的正八面体纳米颗粒；

(2)选用含铁离子的金属有机骨架作为药物载体，由于其多孔以及比表面积大，化学结构稳定，很好的生物相容性，低毒性等特性，使制备的抗菌纳米粒子可吸附多种不同的大、小分子药物，且在真空条件下，毛细现象增强，吸附性佳，也且对药物的吸附具有一定的通用性；

(3)含铁离子的金属有机骨架配合万古霉素抗菌，形成了双功能化的金属有机骨架载药系统，有一个协同作用，不仅增强抗菌作用，而且还能够有效的促进细胞的增值和成骨分化；制备过程简单，绿色环保。

附图说明

图1至图4分别为实施例1～4中s3步骤中通过溶剂热法合成的金属有机骨架纳米颗粒的sem形貌图；

图5为实施例1～4中s3步骤中合成的金属有机骨架纳米颗粒的x射线衍射图；(其中，a、b、c、d分别对应实施例1至实施例4中的x射线衍射图)

图6为实施例1中纯的细菌悬浮液作为对照组作用于金黄色葡萄球菌的平板涂覆；

图7为实施例1中100μg/ml浓度的封装药物的金属有机骨架纳米颗粒复合物作用于金黄色葡萄球菌的平板涂覆；

图8为实施例1中不同浓度的金属有机骨架封装药物的复合物颗粒对金黄色葡萄球菌的抗菌率；

图9为实施例1中纯的细菌悬浮液作为对照组作用于金黄色葡萄球菌的sem形貌图；

图10为实施例1中100μg/ml浓度的封装药物的金属有机骨架纳米颗粒复合物作用于金黄色葡萄球菌的平板涂覆的sem形貌图。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1

s1、取六水氯化铁72.09mg、对苯二甲酸44.3mg分别溶解于40mln,n-二甲基甲酰胺中，再常温下磁力搅拌30min使其溶解，制得两种前驱体，并将其置入同一聚四氟乙烯反应釜内衬，磁力搅拌20min，使得两种前驱体溶液充分混合；

聚四氟乙烯反应釜的体积为100ml；

s2、将反应釜内衬套上钢套后置于烘箱内，以每分钟2℃的升温速率升温至150℃后恒温反应72h，将反应釜放置在风口处两个小时使其冷却；

s3、将步骤s2冷却后的物质8000rpm转速离心15min，收集沉淀物，再依次用n,n-二甲基甲酰胺溶液、去离子水、乙醇溶液对产物进行洗涤抽滤，获得金属有机骨架纳米粒子，然后将其置入100℃真空干燥箱干燥8h，研磨，研磨粉末后装袋放置于干燥器中备用，即获得金属有机骨架纳米颗粒(如图1所示)；

s4、取步骤s3制备的100mg金属有机骨架纳米颗粒与500mg万古霉素混合，溶解于20ml去离子水，搅拌均匀，然后置入30℃真空干燥箱中48h进行吸附载药；

s5、将步骤s5获得的载药粉末过滤，并用去离子水洗涤、抽滤，再置入40℃真空干燥箱中干燥8h，即获得封装药物的金属有机骨架纳米颗粒复合物。

实施例2

s1、取六水氯化铁54mg、对苯二甲酸33.2mg分别溶解于30mln,n-二甲基甲酰胺中，再常温下磁力搅拌30min使其溶解，制得两种前驱体，并将其置入同一聚四氟乙烯反应釜内衬，磁力搅拌20min，使得两种前驱体溶液充分混合；

聚四氟乙烯反应釜的体积为100ml；

s2、将反应釜内衬套上钢套后置于烘箱内，以每分钟1℃的升温速率升温至160℃后恒温反应72h，将反应釜放置在风口处1个小时使其冷却；

s3、将步骤s2冷却后的物质在9000rpm转速下离心12min，收集沉淀物，再依次用n,n-二甲基甲酰胺溶液、去离子水、乙醇溶液对产物进行洗涤抽滤，获得金属有机骨架纳米粒子，然后将其置入80℃真空干燥箱干燥12h，研磨，研磨粉末后装袋放置于干燥器中备用，即获得金属有机骨架纳米颗粒(如图2所示)；

s4、取步骤s3制备的100mg金属有机骨架纳米颗粒与1000mg万古霉素混合，溶解于30ml去离子水，搅拌均匀，然后置入34℃真空干燥箱中24h进行吸附载药；

s5、将步骤s5获得的载药粉末过滤，并用去离子水洗涤、抽滤，再置入34℃真空干燥箱中干燥10h，即获得封装药物的金属有机骨架纳米颗粒复合物。

实施例3

s1、取六水氯化铁27mg、对苯二甲酸16.6mg分别溶解于15mln,n-二甲基甲酰胺中，再常温下磁力搅拌30min使其溶解，制得两种前驱体，并将其置入同一聚四氟乙烯反应釜内衬，磁力搅拌20min，使得两种前驱体溶液充分混合；

聚四氟乙烯反应釜的体积为50ml；

s2、将反应釜内衬套上钢套后置于烘箱内，以每分钟2℃的升温速率升温至170℃后恒温反应48h，将反应釜放置在风口处两个小时使其冷却；

s3、将步骤s2冷却后的物质在10000rpm转速下离心10min，收集沉淀物，再依次用n,n-二甲基甲酰胺溶液、去离子水、乙醇溶液对产物进行洗涤抽滤，获得金属有机骨架纳米粒子，然后将其置入100℃真空干燥箱干燥12h，研磨，研磨粉末后装袋放置于干燥器中备用，即获得金属有机骨架纳米颗粒(如图3所示)；

s4、取步骤s3制备的100mg金属有机骨架纳米颗粒与500mg万古霉素混合，溶解于40ml去离子水，搅拌均匀，然后置入38℃真空干燥箱中24h进行吸附载药；

s5、将步骤s5获得的载药粉末过滤，并用去离子水洗涤、抽滤，再置入37℃真空干燥箱中干燥10h，即获得封装药物的金属有机骨架纳米颗粒复合物。

实施例4

s1、取六水氯化铁36.05mg、对苯二甲酸22.15mg分别溶解于20mln,n-二甲基甲酰胺中，再常温下磁力搅拌30min使其溶解，制得两种前驱体，并将其置入同一聚四氟乙烯反应釜内衬，磁力搅拌20min，使得两种前驱体溶液充分混合；

聚四氟乙烯反应釜的体积为50ml；

s2、将反应釜内衬套上钢套后置于烘箱内，以每分钟1℃的升温速率升温至180℃后恒温反应24h，将反应釜放置在风口处1个小时使其冷却；

s3、将步骤s2冷却后的物质在10000rpm转速下离心15min，收集沉淀物，再依次用n,n-二甲基甲酰胺溶液、去离子水、乙醇溶液对产物进行洗涤抽滤，获得金属有机骨架纳米粒子，然后将其置入90℃真空干燥箱干燥11h，研磨，研磨粉末后装袋放置于干燥器中备用，即获得金属有机骨架纳米颗粒(如图4所示)；

s4、取步骤s3制备的100mg金属有机骨架纳米颗粒与1000mg万古霉素混合，溶解于20ml去离子水，搅拌均匀，然后置入40℃真空干燥箱中48h进行吸附载药；

s5、将步骤s5获得的载药粉末过滤，并用去离子水洗涤、抽滤，再置入30℃真空干燥箱中干燥12h，即获得封装药物的金属有机骨架纳米颗粒复合物。

对上述实施例1至4进行抗菌性检测，

具体检测步骤均为：

将所制备的封装药物的金属有机骨架纳米颗粒复合物进行抗菌检测：

将步骤s5制备的封装药物的金属有机骨架纳米颗粒复合物配置成pbs溶液，命名为样品液；设计纯的细菌悬浮液作为对照组；将样品液、对照组作用于金黄色葡萄球菌的平板涂覆，具体步骤如下(对照组与样品液处理步骤相同)：

将样品液与金黄色葡萄球菌菌液混合(其中，样品液为40μl，金黄色葡萄球菌菌液为160μl)，再加入到96孔板中，且样品液的浓度梯度均依次为200，100，50，25，12.5ppm，在37℃摇床中培育24h,然后检测抗菌率；

然后取培育24h后的混合液20ul用细菌培养基稀释后，滴涂在琼脂板上，将琼脂平板倒置放在37℃烘箱内，培养24h，期间观察金黄色葡萄球菌的生长形态和颜色，然后用相机拍照平板(如图6、7所示)。同时将培养后的细菌用2.5％戊二醛固定后在扫面电子显微镜(sem)下观察金黄色葡萄球菌的形貌。

由以上实验可知：

1)对通过溶剂热法合成的金属有机骨架进行sem形貌观察，可以发现金属有机骨架纳米颗粒粒径均一，分散性比较好，有较规则的正八面形貌，而且反应釜中溶液体积越多，反应自身产生的压强越大，得到的反应产物纳米颗粒的正八面体形貌越完整，杂质越少(如图1所示)；

2)对合成的金属有机骨架进行xrd检测，发现呈现特定的衍射峰，杂峰较少，峰宽较小，表明晶粒大小均一结晶度较好(如图5所示)；

3)负载了万古霉素的金属有机骨架纳米粒子复合物，显示了很好的抗菌性能，而且随着孔板混合液中样品浓度的增加，抗菌效果也随之增加，显示了一定的浓度依赖性(如图8所示)；

4)金黄色葡萄球菌固定后观察细菌的形貌特征(如图9、10所示)，可以发现本方法制备的产品可以很好地杀死细菌，通过溶解金黄色葡萄球菌的细胞壁从而来抑制细菌的生长；

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。