本发明属于医药材料，具体涉及一种cu2o-bso抗菌纳米粒子及其制备方法和应用。
背景技术：
1、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(mrsa)和铜绿假单胞菌(pao1)具有抗菌素耐药性和高毒力，使其引起的感染更为复杂，死亡率更高。mrsa产生许多毒力因子，包括α-溶血素(hla)、酚溶性调节素(psm)、去角质毒素和杀白细胞素，这些因子对细菌在宿主体内的传播和生存至关重要。pao1通过分泌多种毒力因子，包括脂多糖、外膜蛋白、鞭毛、黏附素和6型分泌系统，显示出适应恶劣宿主环境的能力。此外，生物膜是由一个自我生成的细胞外聚合物包围的保护性群落。紧凑的物理结构和胞外聚合物(eps)中包含的多糖和核酸可以作为防御屏障，抑制抗生素的浸润，导致生物膜基质中细菌对抗生素的耐药性。因此，急需寻找广谱抗菌的新靶点和新方法。
2、这些毒力因子和生物膜调控机制是由群体感应(qs)介导的。qs是当细菌的密度达到一定程度后，通过释放关键qs自诱导剂来帮助细菌适应恶劣的宿主环境并茁壮成长，即使在药物、医疗环境和生活条件有重大改善的情况下，也会导致患者持续感染。因此，不断发现新的方法和治疗靶点，抑制关键qs系统和耐药菌的其他关键毒力因子，去除生物膜势在必行。
3、氧化亚铜纳米颗粒(cu2o nps)能有效催化炎症部位的h2o2，并通过类芬顿反应产生具有强抗菌性能的氢基团，使细菌细胞膜受损。同时，这些纳米颗粒已被证明通过提高铜浓度促进脂酰化蛋白的聚集和fe-s蛋白的降解，最终导致铜死亡。此外，这些纳米颗粒还通过产生活性氧(ros)和与细菌膜进行静电相互作用来表现出抗生物膜的特性。细菌中谷胱甘肽(gsh)的存在可作为抗氧化应激的保护机制，从而抑制cu2o nps诱导的铜死亡。丁硫氨酸亚砜胺(bso)是一种γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-gcs)的抑制剂，抑制gsh的生物合成，有望于通过有效消耗细胞内gsh水平来促进铜死亡的发生。cu2o nps和bso的联合作用有协同诱导铜中毒样细菌死亡的潜力。但是，革兰氏阴性菌(如铜绿假单胞菌、pao1)发生类铜死亡的可能性以及类铜死亡与qs抑制之间的关系仍有待进一步研究。先前对铜腐病样细菌死亡的研究主要集中在皮肤和骨骼等浅表区域，而忽略了肺部等深层组织。此外，铜离子引起的重金属中毒对肝脏和肾脏有明显的毒性作用，这限制了其在全身给药中的应用。
4、细菌性肺炎由于其极高的死亡率和发病率，被视为公共卫生的一个重大问题。mrsa和pao1是急性细菌性肺炎感染的主要病原体，对人类健康构成重大威胁。肺吸入是一种通过喉咙和支气管给药的非侵入性方法。吸入疗法能够很好地控制肺部给药，并将全身副作用降至最低，这在治疗各种肺部疾病(包括结核病、哮喘、慢性阻塞性肺病和肺部感染)方面具有巨大潜力。然而，在肺给药的情况下，药物必须穿过包裹肺粘膜的黏液层才能达到吸收。而且，肺部自身的清除能力也使得药物在肺部作用效果不佳。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种cu2o-bso抗菌纳米粒子及其制备方法和应用。在cu2o纳米粒子上dopa包裹的bso，并在peg的修饰下形成一种新型气道给药的抗菌微粒制剂(cu2o-bso纳米粒子)，增加了肺部的粘附性和黏膜穿透能力，以局部给药的方式减少全身毒副作用，并且具有抑制群体感应的作用，可以表现出优秀抗菌抗炎作用，最终用于治疗急性细菌性肺炎。
2、本发明开发了包含cu2o纳米粒子和bso的具有生物相容性非抗生素cu2o-bso抗菌纳米粒子，以对抗广谱的难治性细菌，包括革兰氏阳性菌如mrsa和革兰氏阴性菌如pao1。所述的cu2o-bso抗菌纳米粒子拥有出色的稳定性，可以缓慢的释放铜离子，且在炎症的弱酸性环境下，释放速度进一步提高。
3、本发明快速方便地合成了一种特殊的同时含有cu2o纳米粒子和bso的cu2o-bso抗菌纳米粒子，其可以有效释放cu和bso，使其通过诱导类铜死亡发挥杀菌作用。该微粒有着出色的广谱抗菌效果，对mrsa和pao1均有卓越的杀菌作用，在前期可以抑制～80％生物膜的形成，在后期可以破坏～65％已形成的生物膜。由于修饰了dopa和peg，使得该微粒具备了肺部粘附能力和穿透黏膜的能力。而由于局部进行给药，所得的纳米粒子几乎无全身毒性。经过该纳米粒子处理的balb/c小鼠的血常规、血生化和心肝脾肺肾均未发现异常，表明该抗菌纳米粒子对机体安全基本不会产生影响。
4、本发明所述的cu2o-bso抗菌纳米粒子可同时释放cu和bso，发挥协同诱导细菌类铜死亡、杀菌作用。bso是一种γ-gcs的抑制剂，可以抑制gsh的生物合成，提高胞内的h2o2水平，介导高水平的芬顿反应，最终促进脂质过氧化，放大细菌类铜死亡，进一步杀灭细菌。此外，cu2o-bso抗菌纳米粒子可以通过抑制群体感应(qs)系统，从而破坏生物膜，降低毒力因子的表达，进而抑制细菌的杀菌能力，大大提高了杀菌效率。cu2o-bso抗菌纳米粒子在体外和体内均显示出优异抗菌效果，也为治疗细菌性肺炎提供了有效的治疗靶点和策略。
5、本发明首先提供了一种cu2o-bso抗菌纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)采用cu(no3)2还原法制备cu2o纳米颗粒；
7、(2)将在步骤(1)所得cu2o纳米颗粒上加载多巴包裹的丁硫氨酸亚砜胺；
8、(3)步骤(2)所得产物中加入聚乙二醇孵育，获得所述cu2o-bso抗菌纳米粒子。
9、优选的，步骤(1)中，将cu(no3)2、丙烯酸和naoh反应制得所述cu2o纳米颗粒。
10、更优选的，cu(no3)2为cu(no3)2·3h2o，每90ml超纯水中对应加入50～150mg cu(no3)2·3h2o，80～160mg丙烯酸，300～500mg naoh。
11、优选的，cu2o纳米颗粒与丁硫氨酸亚砜胺的质量比为1∶1/7～3。更优选的，cu2o纳米颗粒与丁硫氨酸亚砜胺的质量比为1∶1/3～3。
12、优选的，丁硫氨酸亚砜胺与多巴的质量比为1∶2.5～7.5；丁硫氨酸亚砜胺与聚乙二醇的质量比为1∶2.5～7.5。
13、优选的，步骤(2)中，将所述cu2o纳米颗粒分散在水中，然后加入多巴和丁硫氨酸亚砜胺孵育。
14、优选的，步骤(3)中，孵育后离心获得所述cu2o-bso抗菌纳米粒子。
15、本发明又提供了所述制备方法制备的cu2o-bso抗菌纳米粒子。
16、本发明还提供了所述cu2o-bso抗菌纳米粒子在制备广谱抗菌和/或抗炎症药物中的应用。
17、本发明还提供了一种广谱抗菌和/或抗炎症药物，活性成分为所述cu2o-bso抗菌纳米粒子。
18、本发明的有益效果是：本发明设计了一种具有肺部粘附力和黏膜穿透力的cu2o-bso抗菌纳米粒子。该纳米粒子可以有效释放cu2o和bso；出乎意料的是，两者协同产生了诱导细菌类铜死亡效应和抑制群体感应作用，这可以影响生物膜的形成和毒力因子的表达，这种非抗生素的协同抗菌作用不易被耐药细菌抵抗，因此可以有效地抑制耐药性病原体，可以用于治疗耐药细菌感染产生的疾病。且其对革兰阳性菌和革兰阴性菌都有杀伤作用，具有广谱的抗菌作用。其对mrsa和pao1的mic分别为250μg/ml和500μg/ml。此外，该微粒可以明显提高急性重症细菌性肺炎小鼠的生存率，降低肺部病变部位的炎症反应，最终治愈急性细菌性肺炎，治疗过程中对其他器官组织的系统毒性几乎可被忽略。因此，本发明的cu2o-bso抗菌纳米粒子成为非常有潜力的治疗难治性细菌性感染如细菌性肺炎的抗菌材料。
1.一种cu2o-bso抗菌纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述cu2o-bso抗菌纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将cu(no3)2、丙烯酸和naoh反应制得所述cu2o纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述cu2o-bso抗菌纳米粒子的制备方法，其特征在于，cu(no3)2为cu(no3)2·3h2o，每90ml超纯水中对应加入50～150mg cu(no3)2·3h2o，80～160mg丙烯酸，300～500mg naoh。
4.根据权利要求1所述cu2o-bso抗菌纳米粒子的制备方法，其特征在于，cu2o纳米颗粒与丁硫氨酸亚砜胺的质量比为1∶1/7～3。
5.根据权利要求1所述cu2o-bso抗菌纳米粒子的制备方法，其特征在于，丁硫氨酸亚砜胺与多巴的质量比为1∶2.5～7.5；丁硫氨酸亚砜胺与聚乙二醇的质量比为1∶2.5～7.5。
6.根据权利要求1所述cu2o-bso抗菌纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将所述cu2o纳米颗粒分散在水中，然后加入多巴和丁硫氨酸亚砜胺孵育。
7.根据权利要求1所述cu2o-bso抗菌纳米粒子的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，孵育后离心获得所述cu2o-bso抗菌纳米粒子。
8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备的cu2o-bso抗菌纳米粒子。
9.权利要求8所述cu2o-bso抗菌纳米粒子在制备广谱抗菌和/或抗炎症药物中的应用。
10.一种广谱抗菌和/或抗炎症药物，其特征在于，活性成分为权利要求8所述cu2o-bso抗菌纳米粒子。
