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一种利用花菁衍生pH响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片制造技术

来源：花匠小妙招时间：2024-12-17 20:27

本发明专利技术所提出的一种利用花菁衍生pH响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片无缝集成了感染微环境激活的荧光成像和光动力疗法和一氧化碳气体协同抗菌活性。本发明专利技术提出了一种基于花青素衍生物的高性能光疗剂，可以感知并动态调整其荧光和PDT特性，以响应感染微环境中的酸度变化。随后将疏水探针与活性氧反应性CO供体共同组装，形成生物相容性治疗纳米系统，并将其进一步封装在透明质酸微针贴片中，以增强其在感染部位的机械穿透和控释活性。PDT与CO气体级联产生的结合产生了强有力的细菌消除效应，显著抑制细菌生物膜介导的感染。巧妙地将感染激活生物成像与协同抗菌治疗相结合，为有效和个性化管理感染相关疾病提供了巨大的潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医用材料。

技术介绍

1、现阶段，细菌感染管理的基石在于抗生素治疗。然而，长期接触抗生素可能最终导致细菌耐药性增强，在某些情况下甚至出现耐多药(mdr)菌株。此外，过量使用抗生素可引起一系列不良反应，包括对肝脏和肾脏的急性和慢性损伤。因此，迫切需要能够高精度和高效率地解决细菌感染的替代抗菌策略。

2、在当前的抗菌策略中，光动力疗法(photodynamic therapy，pdt)作为一种无创治疗技术，已经成为解决细菌感染挑战的一种强大方法。pdt是一种利用光敏剂与氧在光照射下发生反应产生细胞毒性活性氧(ros)的过程，其能够对细菌细胞壁、脂质、蛋白质和核酸造成氧化损伤，最终导致细菌死亡。与传统的抗生素治疗相比，pdt具有广谱有效性和高时空控制性的优点，并且可以根据需要重复治疗而不会引起治疗耐药性。由于这些独特的优势，pdt已被用于临床治疗顽固性局部传染病，显示出延缓因频繁切换抗生素而导致的多重耐药(multi-drug resistant，mdr)发展的潜力。

3、虽然pdt为感染治疗提供了一种有价值的替代方案，但值得注意的是，仍然存在一些挑战，这些挑战严重限制了其治疗效果。光动力疗法在体外显示出高抗菌效率和广谱细菌。在大多数情况下，目前的试验必须就地施用高剂量的光敏剂，例如在伤口上喷洒，以完全杀死细菌。而且，如果处理不当，过量的光敏剂不可避免地会损害宿主的健康组织。此外，大多数报道的光敏剂无论是否位于感染病灶内，都处于“常亮”状态，缺乏对不同感染严重程度的适应性。通常，感染部位含有复杂的

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种利用花菁衍生ph响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片。

2、本专利技术所采用的技术方案如下：

3、本专利技术中花菁衍生ph响应光功能分子(cyoh)的结构式为：

4、

5、cyoh的制备方法为：将1.5ml的2,3,3-三甲基吲哚溶解在17ml乙腈中，反复除氧3次后，将1.0g的3-碘-1-丙醇加入上述体系，并在氮气保护下加热回流24h；待反应体系冷却至室温，通过减压蒸馏除去溶剂；随后将产物用石油醚清洗，并旋蒸除去石油醚后用少量乙腈溶解，倒入冷却的乙醚中，析出沉淀并过滤得到1-(3-羟基丙基)-2,3,3-三甲基-3h-吲哚；

6、随后将1-(3-羟基丙基)-2,3,3-三甲基-3h-吲哚与4-[双(4-甲氧基苯基)氨基]苯甲醛，溶解在15ml的乙腈溶液中，逐滴加入哌啶后，将反应体系加热到80℃，在氮气保护下反应10h。纯化后得到产物。

7、一种利用花菁衍生ph响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片，所述微针贴片中每个微针都有一个500μm×500μm的方形底座，每个微针从底座到尖端逐渐变细，高度1000μm，微针之间排列成10×10阵列，尖端到尖端间距为900μm；

8、尖端由含有cyoh&co nps浓度10mg/ml的hmha水凝胶倒模制成，底座由含有cyoh&co nps浓度10mg/ml的lmha水凝胶倒模制成；hmha水凝胶为500kda，lmha水凝胶为10kda。

9、cyoh&co nps的制备方法为：在1.0ml dmso中加入8.0mg cyoh、2.0mg corm-401、40mg dspe-peg，10ml水，在转速1400r/min下快速搅拌，针头插入液面以下，缓慢滴加，滴加五分钟；透析4h，每半小时换一次水，获得cyoh&co nps；

10、本专利技术还提供了一种利用花菁衍生ph响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片的制备方法，具体步骤如下：

11、1)将1.5ml的2,3,3-三甲基吲哚溶解在17ml乙腈中，反复除氧3次后，将1.0g的3-碘-1-丙醇加入上述体系，并在氮气保护下加热回流24h；待反应体系冷却至室温，通过减压蒸馏除去溶剂；随后将产物用石油醚清洗，并旋蒸除去石油醚后用少量乙腈溶解，倒入冷却的乙醚中，析出沉淀并过滤得到1-(3-羟基丙基)-2,3,3-三甲基-3h-吲哚；

12、随后将1-(3-羟基丙基)-2,3,3-三甲基-3h-吲哚与4-[双(4-甲氧基苯基)氨基]苯甲醛，溶解在15ml的乙腈溶液中，逐滴加入哌啶后，将反应体系加热到80℃，在氮气保护下反应10h。纯化后得到产物，记为cyoh；

13、2)在1.0ml dmso中加入8.0mg cyoh、2.0mg corm-401、40mg dspe-peg，10ml水，在转速1400r/min下快速搅拌，针头插入液面以下，缓慢滴加，滴加五分钟；透析4h，每半小时换一次水，获得cyoh&co nps；

14、3)通过将预混合的pdms溶液倒入母模中，然后脱气(在真空烘箱中15分钟)和固化(65℃ 5小时)来创建具有矩形锥形孔的聚二甲基硅氧烷pdms微模具；模具的设计按照如下规则：每个微针都有一个500μm×500μm的方形底座，每个微针从底座到尖端逐渐变细，高度1000μm，微针之间排列成10×10阵列，尖端到尖端间距为900μm；

15、4)加入150μl含有cyoh&co nps浓度10mg/ml的hmha水凝胶，并通过离心程序使其填充到模具中微针尖端空隙中；随后刮去基底部分的水凝胶，在通风处中干燥1h。重复此步骤三次以填充针尖空腔；最后，将150μl含有cyoh&co nps浓度10mg/ml的lmha水凝胶倒在微模具表面并离心以形成基底层。在室温下干燥过夜后，用胶带小心地将ha包封的cyoh&conps微针从模具上剥离，获得一种利用花菁衍生ph响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片。

16、本专利技术的有益效果：

17、本专利技术所提出的一种利用花菁衍生ph响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片无缝集成了感染微环境激活的荧光成像和光动力疗法和一氧化碳(pdt-co)气体协同抗菌活性。我们的方法从设计和合成一种基于花青素衍生物的高性能光疗剂开始。作为细菌代谢的标志，许多细菌产生有机酸作为代谢副产物，导致其周围环境的ph值降低。本专利技术开发的探针可以感知并动态调整其荧光和pdt特性，以响应感染微环境中的酸度变化。这种感染激活光敏剂不仅促进了精确的感染监测，而且还实现了高效，部位特异性抗菌治疗。随后，我们将疏水探针与活性氧(reactive oxygen species，ros)反应性co供体corm-401共同组装，形成生物相容性治疗纳米系统，并将其进一步封装在透明质酸(hyaluronic acid,ha)微针贴片中，以增强其在感染本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种花菁衍生pH响应光功能分子，其特征在于，该分子的结构式为：

2.一种如权利要求1所述花菁衍生pH响应光功能分子的制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

3.一种利用权利要求1所述花菁衍生pH响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片，其特征在于，所述微针贴片中每个微针都有一个500μm×500μm的方形底座，每个微针从底座到尖端逐渐变细，高度1000μm，微针之间排列成10×10阵列，尖端到尖端间距为900μm；

4.一种权利要求3所述利用花菁衍生pH响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片的制备方法，具体步骤如下：

【技术特征摘要】

1.一种花菁衍生ph响应光功能分子，其特征在于，该分子的结构式为：

2.一种如权利要求1所述花菁衍生ph响应光功能分子的制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

3.一种利用权利要求1所述花菁衍生ph响应光功能分子抑制伤口细菌感染的微针贴片，其特征在于，所述微...

【专利技术属性】
技术研发人员：邴薇，许一刚，李稳，李学平，吴辉繁，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：