本发明涉及抗菌药物领域,具体而言,涉及一种生物安全的可用于高效抑菌的茶多酚-铜纳米材料的制备和应用。
背景技术:
1、病源微生物在宿主体内繁殖会导致感染性疾病。自上世纪40年代,青霉素等传统抗生素药物上市以来,极大降低了感染的发病率和死亡率,为人类健康做出了极大贡献。然而,由于抗生素的不合理使用导致耐药性病原菌的种类和数量急剧增长。因此,迫切需要研发安全、高效、绿色的新型抑菌剂来应对目前耐药菌爆发危机。
2、茶多酚是茶树的天然产物,主要包括表没食子儿茶素没食子酸酯(egcg)、表没食子儿茶素(egc)、表儿茶素(ec)、表儿茶素没食子酸酯(ecg)等成分。中国传统几千年的饮茶文化和现代医学研究表明茶多酚具有良好的生物安全性和抗菌活性,但由于其具有多个酚羟基结构,在体外易受氧气、ph等环境影响而发生氧化导致结构改变,在体内易与蛋白质、金属离子等发生络合反应引起活性改变,极大地限制了其生物应用。近年来发展的生物纳米技术手段有望在体外构建稳态的茶多酚金属抗菌材料,解决其体外体内失活难题。
3、二乙基二硫代氨基甲酸钠(dedtc)是戒酒药物双硫仑(dsf)的主要活性代谢物质,一分子的戒酒硫在体内可以被分解成两分子的dedtc,主要由肝脏代谢。同时dedtc也是金属离子强螯合剂,与金属结合后能自由通过细胞膜,和铜反应后具有更显著的生物活性(nature,2017,552,1-6;jacs,2019,141,11531-11539)。但是,dedtc和铜离子在水中会生成絮状物,易产生沉淀,不利于临床上应用,现有技术多采用乳化法或核壳结构来合成生物纳米材料解决沉淀问题,方法复杂,条件苛刻,不利于环境保护和工业化生产。如果将茶多酚和dedtc/cu利用绿色高效方法构建稳态的纳米生物材料,解决茶多酚稳定性和dedtc/cu生物相容性等难题,那么将有利于推动茶多酚,dedtc/cu的生物应用。因此,亟需研发简单的方法将茶多酚和来和dedtc/cu构建具有良好生物相容性和抗菌活性的生物纳米材料。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明开发了一种合成简易且高效安全的茶多酚-铜纳米材料抑菌剂,并提供了其制备方法和在抑菌剂中的应用,该抑菌剂在低浓度下能有效抑制革兰氏阳性菌的生长,且具有良好的细胞安全性和血液安全性。
2、本发明采用的技术方案是:
3、一种茶多酚-铜纳米材料的制备方法,所述方法为:
4、儿茶素类化合物溶于去离子水中,加入碱性水溶液调至ph值为8~9,然后分别加入二乙基二硫代氨基甲酸钠(dedtc)水溶液和铜盐水溶液,制备得到茶多酚-铜纳米材料。
5、所述茶多酚为表没食子儿茶素没食子酸酯(egcg)、表没食子儿茶素(egc)、表儿茶素(ec)、表儿茶素没食子酸酯(ecg)中的一种或多种,优选egcg。
6、进一步,所述茶多酚、二乙基二硫代氨基甲酸钠、铜离子的物质的量之比为10~15:2~3:1,优选12:2:1。
7、进一步,所述铜盐为水溶性铜盐,优选硫酸铜。
8、所述茶多酚的物质的量浓度优选0.1~10mmol/l;更优选1~5mmol/l;
9、所述二乙基二硫代氨基甲酸钠的物质的量浓度优选0.1~5mmol/l;更优选1~3mmol/l;
10、所述铜盐的物质的量浓度优选0.1~5mmol/l,更优选1~5mmol/l。
11、本发明制备的茶多酚-铜纳米材料的平均粒径为3-5nm。
12、本发明制备的茶多酚-铜纳米材料为澄清透明的溶液状态,纳米粒子分散在溶剂中,可稳定存放半年以上,不会出现固液分离,且茶多酚-铜纳米材料物理化学性质及生物活性均没有发生明显变化。
13、也可以将茶多酚-铜纳米材料溶液经过冷冻干燥制备得到固体干粉。
14、本发明提供的茶多酚-铜纳米材料具有高效抑菌能力和良好的生物安全性,可作为抑菌剂使用或与其他抗菌剂复合使用。
15、具体的,茶多酚-铜纳米材料可用于制备杀伤致病菌的抗菌剂,进一步,可用于制备耐药性金黄色葡萄球菌或表皮葡萄球菌的抗菌剂。
16、本发明的技术效果在于:
17、(1)茶多酚-铜纳米材料合成条件温和,反应时间快,几秒内可以完成,操作简便,成本低,利于工业化生产。
18、(2)茶多酚-铜纳米材料抑菌能力强,对mrsa和se的半抑制浓度小于5μm,在低浓度下就可以达到高效的抑菌效果。
19、(3)茶多酚-铜纳米材料具有良好的生物安全性,合成底物中的表没食子儿茶素没食子酸酯是茶树中天然的次生代谢物,为抗酒精中毒药物(戒酒硫)的氧化产物,铜也是人体所必需的微量元素,使得该抑菌材料对细胞无毒无害,具有生物安全性。
技术特征:
1.一种茶多酚-铜纳米材料的构建方法,其特征在于所述方法为:
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述茶多酚、二乙基二硫代氨基甲酸钠、铜离子的物质的量之比为10~15:2~3:1。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述铜盐为水溶性铜盐。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述茶多酚为表没食子儿茶素没食子酸酯。
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于所述铜盐为硫酸铜。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述茶多酚的物质的量浓度为0.1~10mmol/l;所述二乙基二硫代氨基甲酸钠的物质的量浓度为0.1~5mmol/l;所述铜盐的物质的量浓度为0.1~5mmol/l。
7.如权利要求1~6之一所述的方法制备得到的茶多酚-铜纳米材料。
8.如权利要求7所述的茶多酚-铜纳米材料在制备抗菌剂中的应用。
9.如权利要求8所述的应用,其特征在于所述茶多酚-铜纳米材料在制备耐药性金黄色葡萄球菌或表皮葡萄球菌的抗菌剂中的应用。
技术总结
本发明提供了一种茶多酚‑铜纳米材料及其构建方法:儿茶素类化合物溶于去离子水中,加入碱性水溶液调至pH值为8~9,然后分别加入二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液和铜盐水溶液,制备得到茶多酚‑铜纳米材料。并提供其在制备抑菌剂中的应用。本发明茶多酚‑铜纳米材料合成条件温和,反应时间快,操作简便,成本低,抑菌能力强,对MRSA和SE的半抑制浓度小于5μM,在低浓度下就可以达到高效的抑菌效果。并且茶多酚‑铜纳米材料具有良好的生物安全性。
技术研发人员:张相春,俞蓉欣,张志超,陈红平
受保护的技术使用者:中国农业科学院茶叶研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/1/12
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