一种铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料及其制备方法和应用

本发明属于纳米材料制备和生物医学领域，具体涉及到一种铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、感染性疾病威胁着全人类的健康。细菌、病毒和其它微生物造成的感染每年在全球范围内会导致数百万人的死亡。细菌感染诱导的慢性皮肤缺陷难以修复，因为炎症反应最终导致细胞死亡和组织坏死，延迟了伤口修复的过程。金属的抗菌活性与纳米技术的结合越来越多地被视为抗菌治疗的新选择。与银和金相比，铜更廉价易得，且铜纳米颗粒(cunps)具有生物相容性，可以用环保的方法合成。在医学领域，cunps已在消毒的抗菌涂层中得到应用。在一个抗生素更新缓慢而抗生素耐药性迅速出现的时代，探索铜基纳米颗粒的抗菌治疗和预防的方法特别有意义。

2、具有过氧化物酶(peroxidase，pod)活性的纳米酶可以将过氧化氢(h2o2))转化为有毒的活性氧(reactiveoxygenspecies，ros)，从而破坏肿瘤细胞或细菌，这被称为化学动力学治疗。包括铜基纳米酶在内的许多金属元素纳米材料已经被报道利用其类似pod酶的活性来进行抗菌治疗。同时还具有谷胱甘肽(gsh)消耗的能力，对于还原性物质的消耗使得pod酶活性得到进一步的放大，从而较低剂量的材料能够达到较好的杀菌作用。此外，具有过氧化物歧化酶(sod)和过氧化氢酶(cat)样活性的纳米酶可以将过多的自由基转换为过氧化氢并进一步分解为o2，缓解氧化应激，补充o2，有利于伤口愈合。

3、与单金属纳米材料相比，双金属纳米材料物具有更加丰富和多样化的性能，使其在生物医学领域显示出巨大的潜力。其中，铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料由于其独特的催化性能在电催化领域得到了广泛的应用，而目前在生物医学领域应用较少。研制高效的、安全的、具多酶活性的新型铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料纳米酶对抗菌治疗、细菌耐药具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具多酶活性的铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料及其制备方法，旨在解决传统pod纳米酶催化活性不佳的局限性，并将其用于制备抗菌制剂。

2、本发明为解决技术问题，采用如下技术方案：

3、本发明首先公开了一种铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料，其为cu-fe3o4组分，呈现纳米团簇形貌。

4、本发明所述cu-fe3o4纳米团簇的制备方法为：将铜源、铁源及醋酸盐加入溶剂中并超声至溶解，然后转移至反应釜100～250℃反应5～20h；反应结束后冷却至室温，离心分离，所得产物洗涤后，冷冻干燥，即获得cu-fe3o4纳米团簇。

5、作为优选：所述铜源为硫酸铜、醋酸铜、氯化亚铜、氯氧化铜、硝酸铜、氰化铜、脂肪酸铜和环烷酸铜中的一种或多种；所述铁源为碳酸铁、硝酸铁、氯化锰和醋酸铁中的一种或多种；所述醋酸盐为醋酸锌、醋酸锰、醋酸钠和醋酸铵中的一种或多种；所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙三醇和乙二醇中的一种或多种。

6、作为优选，所述铜源、铁源及醋酸盐的摩尔比为1:2:20。

7、作为优选，所述冷冻干燥的温度为-80～-40℃。

8、本发明的cu-fe3o4纳米团簇具有增强的多重酶活性，包括过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、过氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽过氧化物酶活性，可用于制备抗菌用多重酶活性化学动力制剂。

9、本发明的有益效果体现在：

10、1、本发明通过巧妙、简单、快速的材料合成策略可以获得分散良好且形貌均匀的具有纳米团簇结构的cu-fe3o4纳米团簇，便于重复和大规模生产；

11、2、本发明获得的cu-fe3o4纳米团簇具有增强的多重酶活性(pod、sod、cat、gsh-px)，能够在不同ph环境下高效促进ros的生成和清除，可有效减轻创面炎症和杀灭细菌。

12、3、体内伤口愈合实验显示，本发明的cu-fe3o4纳米团簇可方便、有效地用于伤口消毒，并表现出优异的生物安全性，无明显毒性作用，在抗菌治疗方面有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料，其特征在于：所述纳米材料为cu-fe3o4组分，呈现纳米团簇形貌。

2.一种权利要求1所述的铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料的制备方法，其特征在于：将铜源、铁源及醋酸盐加入溶剂中并超声至溶解，然后转移至反应釜100～250℃反应5～20h；反应结束后冷却至室温，离心分离，所得产物洗涤后，冷冻干燥，即获得铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述铜源为硫酸铜、醋酸铜、氯化亚铜、氯氧化铜、硝酸铜、氰化铜、脂肪酸铜和环烷酸铜中的一种或多种；所述铁源为碳酸铁、硝酸铁、氯化锰和醋酸铁中的一种或多种；所述醋酸盐为醋酸锌、醋酸锰、醋酸钠和醋酸铵中的一种或多种；所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙三醇和乙二醇中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述铜源、铁源及醋酸盐的摩尔比为1:2:20。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述冷冻干燥的温度为-80～-40℃。

6.一种权利要求1所述的铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料在制备抗菌制剂中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述抗菌制剂为多重酶活性化学动力制剂。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述多重酶活性包括过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、过氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽过氧化物酶活性。

技术总结
本发明公开了一种铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料及其制备方法和应用，该材料采用热溶剂法一步合成，为Cu‑Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;组分，呈现出纳米团簇形貌。本发明获得的铜掺杂四氧化三铁纳米团簇材料具有增强的多重酶活性(POD、SOD、CAT、GSH‑P<subgt;x</subgt;)，能够在不同pH环境下高效促进ROS的生成和清除，可有效减轻创面炎症和杀灭细菌，且表现出优异的生物安全性，在抗菌治疗方面有广阔的应用前景。

技术研发人员：王咸文,金煦,单杰,陈旭林
受保护的技术使用者：安徽医科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15