本发明涉及复合纳米抗菌剂，属于高分子聚合物技术领域，具体地涉及一种具备细菌特异性识别能力的复合纳米抗菌剂及其应用。
背景技术：
病原微生物种类多样并且变异迅速，使得抗菌疗法一直面临着巨大的挑战。虽然抗生素对众多病原微生物感染有明确的治疗效果，但在抗生素与病原微生物的博弈中，抗生素已不再具有压倒性优势，以前容易对抗的许多病原微生物都出现了耐药性，致使感染导致的发病率不断增加。虽然人们还在竭尽全力开发新的抗生素，但其研发速度远远落后于病原微生物的变异速度；更严峻的是耐药性问题丝毫没有得到解决，反而越来越严重，出现了对数种抗生素都有耐药性的“超级细菌”，引起了全世界的警觉甚至恐慌。因此，开发新型具备细菌专一性识别的抗菌药物和抗菌方法已经迫在眉睫。
技术实现要素：
为解决上述细菌耐药性的技术问题，本发明公开了一种具备细菌特异性识别能力的复合纳米抗菌剂及其应用。
为实现上述目的，本发明公开了一个技术方案，即一种具备细菌特异性识别能力的复合纳米抗菌剂，由银纳米粒子、氟化硼二吡咯分子和聚半乳糖构成，所述银纳米粒子构成银纳米球，所述聚半乳糖为聚半乳糖链条，所述银纳米球分别连接若干个聚半乳糖链条的一端，每个所述聚半乳糖链条的另一端均连接一个氟化硼二吡咯分子，所有的氟化硼二吡咯分子均围绕着银纳米球，也形成类似球状结构。
进一步地，所述聚半乳糖链条的长度为30～60nm。
再进一步地，所述聚半乳糖的单体为2-甲基丙烯酰基氧乙基半乳糖全乙酸酯。
再进一步地，所述氟化硼二吡咯分子的结构式如式b所示：
再进一步地，所述银纳米粒子的直径为40～50nm。
同时，本发明还提供了另外一种技术方案，即一种复合纳米抗菌剂在细菌特异性识别中的应用。
进一步地，所述细菌为铜绿假单胞杆菌、大肠杆菌、破伤风杆菌或金黄色葡萄球菌中的一种。
本发明复合纳米抗菌剂各组成物质的选用原理：
1、选择聚半乳糖是因为糖能够与蛋白间之间发生相互作用，聚半乳糖本身又具备良好的生物相容性，使得制备得到的复合纳米抗菌剂既能智能识别细菌，又具备较高的细胞相容性；选择聚半乳糖链条的长度为30～60nm，是因为聚半乳糖链条的一端连接光敏剂分子，过长则无法通过能量共振转移使纳米粒子仍具有增强的光动力学抗菌能力，过短则功能性糖基分子数量不够多，而对多种细菌的靶向作用较弱；
2、选择银纳米粒子，是由于银离子接触反应，造成微生物共有成分破坏或产生功能障碍从而实现抗菌的目的；对银纳米粒子的直径控制在40～50nm之间，原因是银纳米粒子太小的话可能很容易通过内吞等过程直接进入细胞内部，而使银纳米粒子对细菌的特异性识别作用减弱；
3、光敏剂分子本身具备自增强的光动力学抗菌效果。
因此，在无光照的条件下，聚半乳糖链条携带着银纳米粒子对细胞实现选择性的识别靶向作用，在有光照的条件下，聚半乳糖链条携带着银纳米粒子、光敏剂分子对靶向细菌实现较强的抗菌作用。
有益效果：
本发明制备的复合纳米抗菌剂粒子对铜绿假单胞杆菌、大肠杆菌、破伤风杆菌和金黄色葡萄球菌具备选择性的识别能力，且不被或者极少的被正常人体细胞吸附，因此在对人体较小的毒副作用的基础上，可选择性的实现抗菌目的。
附图说明
图1为本发明复合纳米抗菌剂的结构示意图；
其中，图中标号如下：
银纳米粒子1、聚半乳糖2、氟化硼二吡咯分子。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
本发明的复合纳米抗菌剂的制备方法，包括如下制备步骤：
1)在室温、氮气保护氛围及搅拌状态下，将对苄基氯苯甲酰氯(1.5g,8mmol)加入到2,4-二甲基吡咯(2.2ml)的二氯甲烷(90ml)溶液中，且2,4-二甲基吡咯与二氯甲烷在使用之前经过除水处理，得到反应体系；将反应体系加热到25℃，并反应6h；再向该反应体系内加入三乙胺(3.88g,38mmol)，继续反应20min，然后再加入三氟化硼乙醚络合物(7.82g,55mmol)，反应时间为4h，得到式a所示化学式的物质；
2)在搅拌状态下，将吡咯(0.17ml,2.38mmol)加入到氢化钠(57.1mg2.38mmol)的二甲基亚砜悬浮液中，待溶液无色变为棕黄色后，反应时间为20min，加入二硫化碳(0.14ml,2.38mmol)，继续搅拌反应，反应时间为25min，再加入步骤1)制备的式a所示化学式的物质(1.02g,2.38mmol)，反应温度为40℃，反应时间为15h，对反应液进行后处理制备得到具有可逆加成-断裂链转移聚合引发活性的氟化硼二吡咯分子，且分子式如b所示；
所述步骤2)中对反应液进行后处理的操作过程为：向反应液内加入500ml水，再用三氯甲烷(50ml)进行萃取，萃取三次，再将萃取液合并浓缩，对浓缩液进行硅胶色谱柱分离，得到氟化硼二吡咯分子。
3)向1，4-二氧六环中加入半乳糖单体2-甲基丙烯酰基氧乙基半乳糖全乙酸酯(acgema)，得到质量浓度为45～55％的半乳糖聚合单体溶液；然后在冰水浴环境下，分别加入偶氮二异丁腈和步骤2)制备的氟化硼二吡咯分子，所述偶氮二异丁腈的摩尔量为半乳糖聚合单体的0.8～1.2％，再在氮气保护氛围下，将反应体系逐渐升温至70～75℃，反应时间为8～12h，最后加入乙醚作为沉淀剂，得到固体聚合物，且分子式如式c所示；
上述分子式c中的n的取值范围控制在170～340之间，保证聚半乳糖链条的长度为10～60nm。
4)将所述步骤3)制备的固体聚合物溶解到二氯甲烷中，得到质量浓度为20％的聚合物溶液；再加入n-碘代丁二酰亚胺，且n-碘代丁二酰亚胺的摩尔量为聚合物的10倍，在室温搅拌、氮气保护氛围及黑暗条件下，反应至体系变为红色为止，反应时间为3h；然后加入沉淀剂正己烷，反应得到碘代大分子光敏剂；
5)将步骤4)制备的碘代大分子光敏剂聚合物100mg和水合肼10mmol共同溶解到20mldmso中，并在25℃氮气氛围下将聚合物去乙酰化，反应24h，向反应体系中加入1ml丙酮终止反应，然后将反应物溶液置于蒸馏水中透析，冷冻干燥得到聚合物；
6)将步骤5)制备的聚合物溶解到去离子水中，配置成浓度为250mg/ml的聚合溶液；将100ml聚合溶液和等体积的硝酸银溶液(浓度为8mg/ml)，在搅拌速度为800r/min的条件下分别加入到水溶液中，且水溶液的体积为10000ml，然后再加入硼氢化钠(2.34mmol，89.9mg)，搅拌反应35min，得到复合纳米抗菌剂。
制备过程如下所示：
制备得到如图1所示的复合纳米抗菌剂，由图1可知，具备抗菌能力的银纳米粒子1构成银纳米球，每个聚半乳糖链条2的一端连接银纳米球，聚半乳糖链条2的另一端连接一个氟化硼二吡咯分子3，所有的氟化硼二吡咯分子均围绕着银纳米球，也形成类似球状结构。
抗菌性测试的具体说明：
1、细胞毒性测试：
以小鼠胚胎成纤维细胞，通过mtt比色法测定聚甲基丙烯酸n，n-二甲基氨基乙酯功能化纳米粒子和本发明制备的半乳糖功能化纳米粒子(复合纳米抗菌剂)的在给予光照(15min)和无关照条件下进行细胞毒性测试，以空白细胞培养为阴性对照试验，并将存活率设定为100％，得到如下表1。
表1细胞毒性测试数据
由表1可知，细胞存活率越高表示对细胞的毒副作用越弱，即本发明的复合纳米抗菌剂对细胞的毒副作用比较小。
2、抗菌测试：
取与上述浓度相同的样品分别给与相同时间的光照和无光照条件，得到如下表2所示的抑菌能力测试数据；
表2抑菌能力测试数据
由表2可知，无光照条件下的抑菌能力较弱，原因是无光照条件下只有银粒子本身的抗菌作用，而没有光动力学抗菌作用，所以无光照条件下的抗菌能力弱于有光照条件时。
上述两种纳米粒子在有光照条件下具备相近的高效抗菌能力，原因可能是都能被细菌吸附，从而有效发挥光动力学和银的协同抗菌作用。结合表1可知，同等条件下，半乳糖功能化的纳米粒子的细胞毒性明显低于聚甲基丙烯酸n,n-二甲基氨基乙酯功能化纳米粒子；即半乳糖功能化的纳米粒子可以再保持高效抗菌能力的同时有效降低抗菌剂对人体的副作用。
3、选择性抑菌测试：
使用未碘代的复合纳米抗菌剂作为荧光分子，将5nmol/ml的荧光分子溶液分别与hepg2细胞、nih3t3细胞培养30min后进行激光共聚焦成像测试，得到了表3所示的选择性抑菌能力测试数据；
表3选择性抑菌能力测试数据
由表3可知，铜绿假单胞杆菌和金黄色葡萄球菌对该复合纳米抗菌剂荧光分子吸附的较多，因此对这类细菌的选择性抗菌能力强，而人肾上皮细胞、人肺成纤维细胞对复合纳米抗菌剂荧光分子吸附的较少，因此不被或者极少的被正常人体细胞吸附，降低了对人体的毒副作用。