一种钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用

1.本发明属于抗菌材料技术领域，尤其涉及一种钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用。


背景技术：

2.目前，细菌引起的感染性疾病已经严重威胁人类健康，特别是超级细菌的出现，引起了人们对危害人类生存的微生物越来越重视，因此研发各种具有抗菌和杀菌性能的材料，对保护人类、减少疾病以及营造绿色的、健康的环境具有极其重要的意义，同时发展抗菌材料也将会形成一个巨大而广阔的市场。
3.随着纳米技术和纳米科学的发展，纳米材料因其比表面积大、优异的抗菌性能和无耐药性成为抗菌材料的一大研究热点。其中，银纳米材料是研究最为广泛的，但其毒性较大、抗菌持久性和稳定性差。现有技术(advanced materials,2015,27(6):1097-1104.)公开了一种多孔二氧化硅装载金颗粒的纳米复合材料的制备方法，该抗菌剂将金纳米颗粒负载至多孔二氧化硅的孔道中，通过促进细菌内活性氧的产生，从而具有较高的抗菌性能和抗菌稳定性。但是，该抗菌剂需要预先合成多孔二氧化硅，增加了制备过程的繁琐程度；且仅将贵金属纳米材料中氧化酶和过氧化物酶活性较低的金纳米颗粒负载至二氧化硅孔道中，只能部分提高纳米酶活性，由此限制了部分酶的活性，最终影响了抗菌效果。因此，亟需设计一种新的钯纳米材料及其在制备抗菌药物中的应用。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
5.(1)现有的银纳米材料毒性较大、抗菌持久性和稳定性差。
6.(2)现有抗菌剂需要预先合成多孔二氧化硅，增加了制备过程的繁琐程度；且仅将氧化酶和过氧化物酶活性较低的金纳米颗粒负载至二氧化硅孔道中，只能部分提高纳米酶活性，由此限制了部分酶的活性，最终影响了抗菌效果。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用。
8.本发明是这样实现的，一种基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法，所述基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法包括以下步骤：
9.步骤一，进行钯纳米材料的制备：将聚乙烯吡咯烷酮溶液、抗坏血酸溶液以及柠檬酸溶液按一定的体积比搅拌混合均匀；加入氯钯酸钠溶液在一定条件下反应一段时间，再加入二氧化钛和3,4-二氟苯硫酚，得到钯纳米材料；
10.步骤二，进行表没食子儿茶素没食子酸酯的制备：将绿茶药材进行加醇提取获得绿茶提取粗液；使绿茶提取粗液中的多酚物质羟基乙酰化，分离，在酸性条件下和质子性溶剂中水解，干燥得到表没食子儿茶素没食子酸酯；
11.步骤三，进行连翘提取物和栀子提取物的制备：分别称取连翘和栀子混合后用乙
醇回流提取，将提取液减压浓缩，加水分散得上样液；将上样液通过弱极性或非极性大孔吸附树脂进行吸附，除杂，减压干燥，得到提取物；
12.步骤四，进行抗菌药物的制备：将药物制备原料与聚乳酸和聚己内酯溶于有机溶剂中，得到高聚物电纺液；将高聚物电纺液在一定条件下进行静电纺丝，挥发有机溶剂，避光干燥，制备得到基于钯纳米材料的抗菌药物。
13.进一步，所述步骤一中的钯纳米材料的制备方法包括：
14.(1)依次配制聚乙烯吡咯烷酮溶液、抗坏血酸溶液以及柠檬酸溶液，按照1～3:2:1的体积比依次置于搅拌装置内，搅拌混合均匀，得混合液；
15.(2)向步骤(1)得到的所述混合液中加入氯钯酸钠溶液置于反应装置内搅拌混合均匀，在90～110℃的条件下反应4～6h，得到钯纳米材料溶液；
16.(3)在步骤(2)得到的所述钯纳米材料溶液中加入二氧化钛作为载体，再加入3,4-二氟苯硫酚，搅拌，得到尺寸为10～15nm的钯纳米材料。
17.进一步，所述步骤二中的表没食子儿茶素没食子酸酯的制备方法包括：
18.(1)将绿茶药材置于提取装置用10～15倍重量的60％的乙醇加热回流提取2～3次，每次2～4h，并将分别获得的提取液进行合并，获得绿茶提取粗液；
19.(2)利用乙酰化试剂使绿茶提取粗液中的多酚物质羟基乙酰化，并利用硅胶柱色谱分离得到全乙酰化表没食子儿茶素没食子酸酯；
20.(3)使全乙酰化表没食子儿茶素没食子酸酯在酸性条件下和质子性溶剂中水解得到表没食子儿茶素没食子酸酯，干燥得到表没食子儿茶素没食子酸酯。
21.进一步，所述步骤三中的连翘提取物和栀子提取物的制备方法包括：
22.(1)按照质量份数分别称取连翘和栀子混合并置于提取装置后，用8～12倍质量份数的30～80％的乙醇回流提取混合物料2～4次，每次提取1～3h；
23.(2)将步骤(1)得到的提取液冷却离心，过滤至滤液澄清，合并后减压浓缩至相对密度1.25～1.45g/ml的清膏，加灭菌去离子水分散，得上样液；
24.(3)将步骤(2)得到的上样液通过弱极性或非极性大孔吸附树脂进行吸附，水洗脱树脂体积进行除杂，收集乙醇洗脱液，减压干燥，得到提取物。
25.进一步，所述步骤四中的抗菌药物的制备方法包括：
26.(1)将钯纳米材料、连翘提取物、栀子提取物、表没食子儿茶素没食子酸酯、姜黄素、普利霉素抗菌复合物、聚乳酸和聚己内酯溶于有机溶剂中，得到高聚物电纺液，所述有机溶剂为乙醇和丙酮以体积比2:3组成的混合溶液；
27.(2)在温度25～35℃、相对湿度45～65％的条件下，将高聚物电纺液施加10～25kv的电压，以0.3～0.6ml/min的推进速度进行静电纺丝；
28.(3)将步骤(2)得到的静电纺丝反应产物挥发有机溶剂，在避光条件下自然干燥，制备得到基于钯纳米材料的抗菌药物。
29.本发明的另一目的在于提供一种应用所述的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法制备得到的基于钯纳米材料的抗菌药物，所述基于钯纳米材料的抗菌药物按照质量份数计，由钯纳米材料30～50份、连翘提取物20～30份、栀子提取物15～20份、表没食子儿茶素没食子酸酯10～15份、姜黄素8～12份、普利霉素抗菌复合物6～8份以及余量药物添加剂组成；
30.其中，所述药物添加剂选自碳酸镁、硬脂酸镁、淀粉、滑石、环化糊精、填充剂、崩解剂、润滑剂或乳化剂中的任意一种或多种的组合物。
31.本发明的另一目的在于提供一种应用所述的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备系统，所述基于钯纳米材料的抗菌药物的制备系统包括：
32.钯纳米材料制备模块，与中央控制模块连接，用于将聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸以及柠檬酸依次置于反应装置内，制备得到钯纳米材料；
33.绿茶提取粗液制备模块，与中央控制模块连接，用于将绿茶药材置于提取装置用乙醇加热回流提取2～3次，将提取液合并，获得绿茶提取粗液；
34.表没食子儿茶素没食子酸酯制备模块，与中央控制模块连接，用于使绿茶提取粗液中的羟基乙酰化，分离水解，干燥得到表没食子儿茶素没食子酸酯；
35.提取物制备模块，与中央控制模块连接，用于将连翘和栀子混合置于提取装置中利用乙醇回流提取，利用大孔吸附树脂吸附除杂，得到提取物；
36.中央控制模块，与制备系统的各个模块连接，用于通过中央处理器协调控制基于钯纳米材料的抗菌药物的制备系统各个模块的正常运行；
37.抗菌药物制备模块，与中央控制模块连接，用于将药物制备原料与聚乳酸和聚己内酯溶于有机溶剂中，在一定条件下进行静电纺丝，挥发有机溶剂，在避光条件下自然干燥，制备得到基于钯纳米材料的抗菌药物。
38.本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用所述的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法的步骤。
39.本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法的步骤。
40.本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备系统。
41.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
42.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
43.本发明提供的基于钯纳米材料的抗菌药物中，钯纳米材料通过发挥氧化酶和过氧化酶的作用以达到抗菌效果，而不是通过离子释放；通过独特的表面修饰，改变钯纳米材料的结构和表界面性能，得到一种全新的硫醇修饰的钯纳米材料，因此具有稳定持久的抗菌效果。本发明将连翘和栀子中的有关萜类成分和酚类成分作为药物物质基本组成采用大孔吸附树脂进行分离富集得到具有抗菌及增效抗菌作用的药物物质；其中的连翘提取物和栀子提取物对多种病原微生物都有抑制作用，如抗细菌、抗真菌、抗病毒、杀钩端螺旋体作用等。
44.另外，本发明将抗菌药物和生物可降解高分子材料通过电纺技术制备得到负载钯
纳米材料、表没食子儿茶素没食子酸酯、姜黄素、连翘提取物、栀子提取物以及普利霉素抗菌复合物的抗菌药物，其生物相容性、可降解性良好，可以使得内部的药物持续缓慢的释放出来，从而达到有效抗菌的目的。
45.本发明利用普利霉素抗菌复合物与钯纳米材料、表没食子儿茶素没食子酸酯、姜黄素、连翘提取物以及栀子提取物相互协同发挥作用，同时攻击病原体的各新陈代谢部分，大大地减缓了抗药性的发展，降低甚至消除了各自有害的副作用。其中，表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechingallate，egcg)是一种类白色或者白色粉末的黄烷醇类化合物，是绿茶茶多酚的重要组成成分。egcg不仅具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抗血管增生、抗血栓形成等功效，还具有较强的抑菌活性，对自然界中包含大肠杆菌在内的大部分微生物都有一定的杀灭作用。姜黄素(cur)是一种黄色粉末状、味苦的疏水性多元酚，广泛存在于姜黄、郁金、莪术和菖蒲等多种植物的根茎中。现代药理学研究表明，姜黄素具有抗氧化、抗菌和抗炎等药理活性。
46.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
47.本发明提供的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法简单易操作，成本低，且所制备的抗菌药物对白色念球菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌的抗菌效果较好。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1是本发明实施例提供的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法流程图；
50.图2是本发明实施例提供的钯纳米材料的制备方法流程图；
51.图3是本发明实施例提供的连翘提取物和栀子提取物的制备方法流程图。
具体实施方式
52.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
53.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
54.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
55.本发明实施例提供的基于钯纳米材料的抗菌药物按照质量份数计，由钯纳米材料30～50份、连翘提取物20～30份、栀子提取物15～20份、表没食子儿茶素没食子酸酯10～15份、姜黄素8～12份、普利霉素抗菌复合物6～8份以及余量药物添加剂组成；其中，药物添加剂选自碳酸镁、硬脂酸镁、淀粉、滑石、环化糊精、填充剂、崩解剂、润滑剂或乳化剂中的任意一种或多种的组合物。
56.本发明利用普利霉素抗菌复合物与钯纳米材料、表没食子儿茶素没食子酸酯、姜黄素、连翘提取物以及栀子提取物相互协同发挥作用，同时攻击病原体的各新陈代谢部分，大大地减缓了抗药性的发展，降低甚至消除了各自有害的副作用。其中，表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechingallate，egcg)是一种类白色或者白色粉末的黄烷醇类化合物，是绿茶茶多酚的重要组成成分。egcg不仅具有抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抗血管增生、抗血栓形成等功效，还具有较强的抑菌活性，对自然界中包含大肠杆菌在内的大部分微生物都有一定的杀灭作用。姜黄素(cur)是一种黄色粉末状、味苦的疏水性多元酚，广泛存在于姜黄、郁金、莪术和菖蒲等多种植物的根茎中。现代药理学研究表明，姜黄素具有抗氧化、抗菌和抗炎等药理活性。
57.如图1所示，本发明实施例提供的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法包括以下步骤：
58.s101，进行钯纳米材料的制备：将聚乙烯吡咯烷酮溶液、抗坏血酸溶液以及柠檬酸溶液按一定体积比搅拌混合均匀；加入氯钯酸钠溶液在一定条件下反应一段时间，再加入二氧化钛和3,4-二氟苯硫酚，得到钯纳米材料；
59.s102，进行表没食子儿茶素没食子酸酯的制备：将绿茶药材进行加醇提取获得绿茶提取粗液；使绿茶提取粗液中的多酚物质羟基乙酰化，分离，在酸性条件下和质子性溶剂中水解，干燥得到表没食子儿茶素没食子酸酯；
60.s103，进行连翘提取物和栀子提取物的制备：分别称取连翘和栀子混合后用乙醇回流提取，将提取液减压浓缩，加水分散得上样液；将上样液通过弱极性或非极性大孔吸附树脂进行吸附，除杂，减压干燥，得到提取物；
61.s104，进行抗菌药物的制备：将药物制备原料与聚乳酸和聚己内酯溶于有机溶剂中，得到高聚物电纺液；将高聚物电纺液在一定条件下进行静电纺丝，挥发有机溶剂，避光干燥，制备得到基于钯纳米材料的抗菌药物。
62.本发明提供的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法简单易操作，成本低，且所制备的抗菌药物对白色念球菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌的抗菌效果较好。
63.如图2所示，本发明实施例提供的步骤s101的钯纳米材料的制备方法包括：
64.s201，依次配制聚乙烯吡咯烷酮溶液、抗坏血酸溶液以及柠檬酸溶液，按照1～3:2:1的体积比依次置于搅拌装置内，搅拌混合均匀，得混合液；
65.s202，向s201得到的混合液中加入氯钯酸钠溶液置于反应装置内搅拌混合均匀，在90～110℃的条件下反应4～6h，得到钯纳米材料溶液；
66.s203，在s202得到的钯纳米材料溶液中加入二氧化钛作为载体，再加入3,4-二氟苯硫酚，搅拌，得到尺寸为10～15nm的钯纳米材料。
67.本发明提供的基于钯纳米材料的抗菌药物中，钯纳米材料通过发挥氧化酶和过氧化酶的作用以达到抗菌效果，而不是通过离子释放；通过独特的表面修饰，改变钯纳米材料的结构和表界面性能，得到一种全新的硫醇修饰的钯纳米材料，因此具有稳定持久的抗菌效果。
68.本发明实施例提供的步骤s102中的表没食子儿茶素没食子酸酯的制备方法包括：
69.(1)将绿茶药材置于提取装置用10～15倍重量的60％的乙醇加热回流提取2～3次，每次2～4h，并将分别获得的提取液进行合并，获得绿茶提取粗液；
70.(2)利用乙酰化试剂使绿茶提取粗液中的多酚物质羟基乙酰化，并利用硅胶柱色谱分离得到全乙酰化表没食子儿茶素没食子酸酯；
71.(3)使全乙酰化表没食子儿茶素没食子酸酯在酸性条件下和质子性溶剂中水解得到表没食子儿茶素没食子酸酯，干燥得到表没食子儿茶素没食子酸酯。
72.如图3所示，本发明实施例提供的步骤s103中的连翘提取物和栀子提取物的制备方法包括：
73.s301，按照质量份数分别称取连翘和栀子混合并置于提取装置后，用8～12倍质量份数的30～80％的乙醇回流提取混合物料2～4次，每次提取1～3h；
74.s302，将s301得到的提取液冷却离心，过滤至滤液澄清，合并后减压浓缩至相对密度1.25～1.45g/ml的清膏，加灭菌去离子水分散，得上样液；
75.s303，将s302得到的上样液通过弱极性或非极性大孔吸附树脂进行吸附，水洗脱树脂体积进行除杂，收集乙醇洗脱液，减压干燥，得到提取物。
76.本发明将连翘和栀子中的有关萜类成分和酚类成分作为药物物质基本组成采用大孔吸附树脂进行分离富集得到具有抗菌及增效抗菌作用的药物物质；其中的连翘提取物和栀子提取物对多种病原微生物都有抑制作用，如抗细菌、抗真菌、抗病毒、杀钩端螺旋体作用等。
77.本发明实施例提供的步骤s104中的抗菌药物的制备方法包括：
78.(1)将钯纳米材料、连翘提取物、栀子提取物、表没食子儿茶素没食子酸酯、姜黄素、普利霉素抗菌复合物、聚乳酸和聚己内酯溶于有机溶剂中，得到高聚物电纺液，有机溶剂为乙醇和丙酮以体积比2:3组成的混合溶液；
79.(2)在温度25～35℃、相对湿度45～65％的条件下，将高聚物电纺液施加10～25kv的电压，以0.3～0.6ml/min的推进速度进行静电纺丝；
80.(3)将步骤(2)得到的静电纺丝反应产物挥发有机溶剂，在避光条件下自然干燥，制备得到基于钯纳米材料的抗菌药物。
81.本发明将抗菌药物和生物可降解高分子材料通过电纺技术制备得到负载钯纳米材料、表没食子儿茶素没食子酸酯、姜黄素、连翘提取物、栀子提取物以及普利霉素抗菌复合物的抗菌药物，其生物相容性、可降解性良好，可以使得内部的药物持续缓慢的释放出来，从而达到有效抗菌的目的。
82.本发明实施例提供的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备系统包括：
83.钯纳米材料制备模块，与中央控制模块连接，用于将聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸以及柠檬酸依次置于反应装置内，制备得到钯纳米材料；
84.绿茶提取粗液制备模块，与中央控制模块连接，用于将绿茶药材置于提取装置用乙醇加热回流提取2～3次，将提取液合并，获得绿茶提取粗液；
85.表没食子儿茶素没食子酸酯制备模块，与中央控制模块连接，用于使绿茶提取粗液中的羟基乙酰化，分离水解，干燥得到表没食子儿茶素没食子酸酯；
86.提取物制备模块，与中央控制模块连接，用于将连翘和栀子混合置于提取装置中利用乙醇回流提取，利用大孔吸附树脂吸附除杂，得到提取物；
87.中央控制模块，与制备系统的各个模块连接，用于通过中央处理器协调控制基于钯纳米材料的抗菌药物的制备系统各个模块的正常运行；
88.抗菌药物制备模块，与中央控制模块连接，用于将药物制备原料与聚乳酸和聚己内酯溶于有机溶剂中，在一定条件下进行静电纺丝，挥发有机溶剂，在避光条件下自然干燥，制备得到基于钯纳米材料的抗菌药物。
89.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。
90.本发明的应用实施例提供了一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用所述的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法的步骤。
91.本发明的应用实施例提供了一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备方法的步骤。
92.本发明的应用实施例提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的基于钯纳米材料的抗菌药物的制备系统。
93.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
94.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。