專利名稱：由多糖基體和金屬納米顆粒組成的三維納米復合物材料以及其制備和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及三維納米復合物材料，所述三維納米復合物材料包含由中性多糖或陰 離子多糖的多糖組合物組成的復合聚合物基體以及支鏈陽離子多糖，金屬納米顆粒被均勻 地分散和穩定于支鏈陽離子多糖中，所述支鏈陽離子多糖由此形成金屬基納米復合物。本 發明還涉及所述三維納米復合物材料的制備以及在生物醫學、藥學和食品領域中的用途。技術現狀天然多糖已經被廣泛認為是生物相容的聚合物；因此，由于在生物醫學領域中的 長期的應用，例如作為用于組織工程的生物活性化合物或細胞的載體，它們是被廣泛研究 的所利用的材料。作為藥學和食品行業兩者中最多使用的物質之一，藻酸鹽和殼聚糖可以 因為它們的豐富、相對低的成本、高生物相容性以及具有在合適的條件產生以具有高水含 量的水凝膠的形式的三維基體的能力而被提及。然而，殼聚糖展現出某些應用限制，這些限 制與其水溶性對PH的巨大依賴性、其在具有陰離子多糖例如藻酸鹽的水溶液中的不可混 性(在此其產生不可用于應用目的例如組織工程的團聚體)有關。殼聚糖和藻酸鹽共有的 進一步的限制是，由于殼聚糖不攜帶任何細胞特異性信號，因此缺乏生物活性。由于這些原 因，可以克服上文所述的限制的殼聚糖衍生物目前正在被研究和開發。近些年，借助于聚合物鏈的化學改性，獲得了不同的殼聚糖衍生物。對于這些改 性，廣泛使用了涉及D-葡萄糖胺單元的氨基殘基的、形成線性殼聚糖鏈的反應。特別地，引 入糖單元(單糖和寡糖)作為N連接的側鏈，允許獲得水溶性的殼聚糖衍生物，而不需要將 PH降低至酸性值，以這種方式還避免了可能產生的由水溶液的酸性導致的聚合物的降解的 問題。在US 4，似4，346(Hall，L.D. *^lpani，M.)中，第一次描述了這些衍生物的合 成以及其在非酸性的水性介質中的水溶性。特別地，US 4，4M，346公開了帶有乳糖的殼聚 糖衍生物在以高于3-5%的濃度的水溶液中產生剛性凝膠，但是其在鹽或酸混合物(特別 對于Ca氯化物、Cr氯化物、Zn氯化物、K鉻酸鹽、硼酸)和其組合中既不凝膠化也不沉淀。 此外，上述專利提到以下事實，即使用另一種寡糖(其是纖維二糖)衍生的殼聚糖自身在水 溶液中不形成凝膠，然而其在與藻酸鹽混合時形成剛性凝膠。這種凝膠形成是由于正的聚 陽離子電荷和負的聚陰離子電荷之間的強相互作用導致的，這導致系統團聚，系統團聚是 在其他方面對其用途的限制的過程，例如為了諸如細胞的生物材料的微囊化。專利申請W02007/135116 O^oletti S.等人)描述了用于制備含有陰離子多糖和 陽離子多糖的混合物的聚合物溶液以克服團聚問題的方法以及其在生物醫學領域中的用 途。此外，專利申請W02007/135114 O^aoletti S.等人)描述了水合的或非水合的三 維結構以及由用合適的膠凝劑凝膠化的上述的陰離子多糖和陽離子多糖的聚合物混合物 制備所述三維結構的方法，這些可用于封裝藥學上活性的分子和細胞的目的。與納米技術有關并且特別局部關注多糖的另一個顯著受關注的研究領域是多糖在制備特別是包括金屬納米顆粒的納米復合物材料上的可能的用途。事實上，為了穩定納 米顆粒，可以有利地使用允許獲得納米復合物系統的多糖溶液，所述納米復合物系統中金 屬顆粒由于與聚合物鏈的相互作用而被均勻地分散。因此，通過預期開發它們的特定的性 質的可能性，多糖的作用與金屬納米顆粒的形成和穩定有關；事實上，已知金屬納米顆粒具 有特定的光學、催化和抗微生物性質。實際上，金屬例如銀、金、銅、鋅和鎳在抗微生物材料 領域中的使用很大地影響市場，尤其對于治療皮膚創傷來說。諸如Johnson&Johnsoneand Convatec◎的公司最近已經使基于銀納米顆粒的抗菌性質的藥物商品化。在合適的基于多 糖的納米復合物材料中可以發現相似的應用，以利用這些金屬的熟知的抗菌活性，例如用 于紗布、繃帶、貼劑的開發。后一類產品可以被賦予廣譜的(broad-spectrum)抗菌活性或 具有殺菌活性的高水含量凝膠。事實上，仍然能感到對于用于治療皮膚或粘膜損傷例如燒 傷和潰瘍的新型治療輔助的需要。這些損傷對目前采用的抗生素療法經常有很高的抵抗 性；此外，它們還需要用于組織修復的進一步的生物效應，例如增強細胞增殖和/或合適的 組織水合。三維水凝膠結構尤其對于后一方面可以是特別有利的，能夠確保細胞復制的合 適的環境而不干擾細胞表型。此外，獲得三維水合結構的可能性還是組織工程應用特別感興趣的，在組織工程 應用中將多糖的典型的生物活性性質與抗菌活性結合是期望的。在組織工程領域中，正在作出在待植入人體中的生物材料上產生抗微生物涂 層的巨大努力；在這種情況下，主要的風險因素與抗微生物劑自身的可能的細胞毒性有 關。例如，在矯形外科領域中，假體的關節替換手術和未暴露的骨折的骨縫合術代表了相 對于手術感染的清潔手術的類型(Tucci G.等人，Giornale Italiano di Ortopedia e Traumatologia, 2005 ；31 :121-129) 0然而，將生物材料植入宿主組織內可以促進感染的發 作和存在，甚至在某種程度上低的細菌接種量(bacterial load)的情況下也是如此。雖 然有手術期間預防方面的進步，但是細菌和真菌的感染仍然是非常普遍的；這是由這些微 生物向整形外科裝置的附著的隨時間增加的風險導致的(Zimmerli W.等人，New England J.Med.，2004 ;351 (16) =1645-54) 0這些數據支持了開發將與新一代生物材料相關聯的可 選擇的抗微生物劑的重要性。US 7255881 (Gillis等人)提供了對上文所述的問題的可能的解決方案。實際 上，該專利公開了用于抗微生物應用的通過諸如從蒸汽相的化學和物理沉積(“化學氣相沉 積”CVD、“物理氣相沉積”PVD)的技術以及在液相中在各種類型的基材上形成的基于銀的涂 層。對于在其上沉積銀的多糖基材來說，提到了殼聚糖、藻酸鹽和透明質酸。注意到，這些 技術不涉及均勻地分散在合適的基體內的金屬納米顆粒的形成，但是解決了連續的表面銀 (納米晶的、多晶的或無定形的)層的形成。此外，這些沉積技術所需要的溫度和壓力條件 與多糖的穩定性不相容也與可以期望是支架的一部分的生物活性的生物分子(例如肽或 蛋白)的穩定性不相容，還因而也與涉及活細胞的組織工程應用不相容。概述本發明的第一個目的是提供三維納米復合物系統，其中被控制大小的金屬納米顆 粒均勻地分散入多糖基體中，所述基體以凝膠形式或以固體形式，并且三維納米復合物系 統的性質特別適合于生物醫學領域中的生物應用。進一步的目的是，這樣的三維納米復合物可通過簡便的和經濟上方便的化學途徑獲得，并且特別地但是不排他地通過產生生物相容和生物活性的水凝膠和脫水水凝膠獲得。進一步的目的是通過以下來改進這些系統采用容易商購獲得的多糖且不使這些 多糖經受化學處理以及不需要對這些系統的復雜的制備處理。為了滿足上文所述的目的，發明人開發了合適的多糖系統，多糖系統基于包括優 選來源于植物的或細菌的來源的中性多糖或陰離子多糖和支鏈陽離子多糖的至少二元組 合物，允許支鏈陽離子多糖捕集金屬納米顆粒，并且中性多糖或陰離子多糖能夠形成水合 的或非水合的三維固體基體(例如具有各種形式的水凝膠、微球、支架、纖維狀基體)和/ 或高表面積/體積比的基體(濕的或脫水的膜(membrane)和膜(film))。以這種方式，由 均勻地捕集金屬納米顆粒的支鏈陽離子多糖形成的系統自身是納米復合物。因此，在第一方面，本發明的目的由包含聚合物基體和金屬基納米復合物的三維 納米復合物材料組成，聚合物基體由至少一種中性的或陰離子的(感膠離子性的、熱致性 的或熱感膠離子性的)多糖組成，金屬基納米復合物由至少一種支鏈陽離子多糖組成，支 鏈陽離子多糖中金屬納米顆粒被均勻地分散和穩定，其中中性多糖或陰離子多糖借助于合 適的物理或化學膠凝劑被凝膠化，這取決于中性多糖或陰離子多糖自身的類型。可以混合含有金屬納米顆粒的陽離子支鏈多糖的溶液與中性多糖或陰離子多糖 溶液，并且以合適的PH值和離子強度工作，以便不導致團聚體的形成。通過利用中性的或 酸性的多糖的形成親離子的(ionotropic)或熱致性的凝膠的能力，借助于合適的膠凝劑， 然后可以獲得水合的或非水合的三維基體，所述三維基體由這些中性多糖或陰離子多糖和 支鏈堿性多糖(basic polysaccharide)的混合物組成，通過支鏈堿性多糖自身捕集被均勻 地分散和穩定的這些后一類金屬納米顆粒。因此，在第二方面，本發明的目的是一種制備三維納米復合物材料的方法，所述三 維納米復合物材料包含聚合物基體和金屬基納米復合物，所述聚合物基體由至少一種感膠 離子性的、熱致性的或熱感膠離子性的中性多糖或陰離子多糖組成，所述金屬基納米復合 物由至少一種支鏈陽離子多糖組成，支鏈陽離子多糖中金屬納米顆粒被均勻地分散和穩 定，其特征在于，所述三維納米復合物材料可從至少一種感膠離子性的、熱致性的或熱感膠 離子性的中性多糖或陰離子多糖的水溶液以及由捕集金屬納米顆粒的至少一種支鏈陽離 子多糖組成的金屬基納米復合物的水溶液獲得，其中這些水溶液具有至少50mM并且不高 于350mM的離子強度以及至少7的pH，并且其中這些水溶液用能夠導致感膠離子性的、熱致 性的或熱感膠離子性的中性多糖或陰離子多糖的凝膠化的物理或化學膠凝劑處理。這些水 溶液優選具有被包括在250mM至300mM的范圍內的同滲濃度。因此，可用這樣的制備方法獲得的三維納米復合物材料也是本發明的目的。此外，根據本發明的三維納米復合物材料顯示具有強的廣譜抗菌活性并且無細胞 毒性效應。因此，本發明的進一步的目的是這些三維納米復合物材料在生物醫學領域中的用 途，特別是對于抗微生物應用的用途。事實上，本發明的三維復合物材料對象有作為皮膚病 學的(例如血管代謝性皮膚潰瘍)和整形外科的(例如骨假體包覆)、牙科的(牙周病原體 感染的治療)、心臟病學的、泌尿科學的(支架包覆)和普通外科療法領域中的生物材料的 有用應用的前景。
附圖
簡述fil 該圖示出了以水凝膠的形式的三維納米復合物材料(AC-nAg凝膠)，三維 納米復合物材料包括由在藻酸鹽(A)基體中的基于與乳糖的殼聚糖衍生物(C:以下稱為 Chitlac :CAS注冊號85941-43-1)的銀納米顆粒(nAg)形成的金屬基納米復合物。組成是
0.2% (w/v)ChitlacU. 5% (w/v)藻酸鹽、0. 5mM AgN03、0. 25mM C6H8O6UOmM Hepes緩沖液、 30mM CaC03>60mM⑶L(D_葡萄糖酸-δ -內酯)。水凝膠的制備在實施例8中描述。Sl 該圖示出了以水凝膠的形式的三維納米復合物材料(AC-nAu凝膠)，三維納 米復合物材料包括由在藻酸鹽基體中的基于Chitlac的金納米顆粒(nAu)形成的金屬基納 米復合物。組成是0. 2% (w/v) ChitlacU. 5% (w/v)藻酸鹽、0. 5mM HAuCl4UOmM H印es 緩 沖液、30mM CaCO3>60mM⑶L。制備在實施例9中描述。圖3 該圖示出了三維納米復合物材料AC-nAg凝膠微球(0. 2% (w/v)Chitlac,
1.5 % (w/v)藻酸鹽、0.5mM AgN03、0. 25mM C6H8O6UOmM H印es 緩沖液、30mM CaCO3>60mM ⑶L)。制備在實施例13中描述。圖 4 該圖示出了大腸桿菌(Escherichia coli) ATCC 25922在以藻酸鹽-Chitlac 水凝膠(AC凝膠，實施例6，在左側)的形式的三維納米復合物材料和作為比較的以藻酸 鹽-Chitlac-nAg水凝膠(AC_nAg凝膠，實施例8，在右側)的形式的三維納米復合物材料上 的細菌生長測試。M5 該圖示出了與含有三維納米復合物材料AC-nAg微球的懸浮液接觸240分鐘 的大腸桿菌ATCC 25922的細菌菌落計數測試。微球制備在實施例13中描述。對照由在 20% Mueller-Hinton培養基中的生長(TO和240分鐘)代表。圖6 該圖示出了大腸桿菌ATCC 25922在三維納米復合物材料藻酸鹽-Chitlac水 凝膠(AC凝膠，實施例6，在左側)和作為比較的三維納米復合物材料藻酸鹽-Chitlac-nAu 水凝膠(AC-nAg凝膠，實施例9，在右側)上的細菌生長測試。Ml 該圖示出了根據LDH(乳酸脫氫酶)釋放評價，通過接觸的三維納米復合物 材料AC-nAg凝膠(實施例8，對角線)以及相關的提取物在37°C培養基中M小時和72小 時之后對成纖維細胞系(NIH-3T3)的細胞毒性測試。對照由以下代表i )粘附細胞(對 照，小方格線)、ii)與沒有銀納米顆粒的藻酸鹽-Chitlac凝膠接觸的細胞(AC凝膠，實施 例6，水平線)、iii)與被保持與來自沒有銀納米顆粒的藻酸鹽-Chitlac凝膠的材料(以 下稱為"提取物")接觸給定時間( 小時)的液體培養基接觸的細胞(AC凝膠提取物， 斜網格)。S8 該圖示出了根據LDH(乳酸脫氫酶)釋放評價，通過接觸的三維納米復合物 材料AC-nAu凝膠(實施例9，AC-nAu接觸)以及相關的提取物(AC_nAu提取物)在37°C培 養基中M小時和72小時之后對成骨細胞細胞系(MG63)的細胞毒性測試。對照由以下代 表粘附細胞(粘附)、與沒有金屬納米顆粒的藻酸鹽-Chitlac凝膠接觸的細胞(實施例 6，AC接觸)、來自沒有金屬納米顆粒的藻酸鹽-Chitlac凝膠的提取物(AC提取物)、與聚 苯乙烯圓盤接觸的細胞(PS，接觸系統的陰性對照)、與具有SiDBC的聚氨酯圓盤接觸的細 胞(PU，根據ISO 10993-5，接觸系統的陽性對照)、與三硝基甲苯的溶液在一起的細胞(提 取物的陽性對照)。發明詳述
定義三維結構為了本申請的目的，該定義表示能夠在不經受形變時保持形狀和大小 的水合的或非水合的的結構。本發明公開的三維結構是下文詳細描述的由中性多糖或陰離子多糖基體形成的 納米復合物材料，納米復合物材料包含由均勻地和永久地分散于多陽離子支鏈多糖中的金 屬納米顆粒形成的材料。因此，在第一種情況中，定義“三維納米復合物”用于表示本發明 的納米復合物材料。水凝膠通常，術語“水凝膠”表示能夠在不經受形變時保持形狀和大小的高度水 合的三維半固體結構。它們可以從合適地交聯的多糖的半稀溶液(semi-dilute solution)獲得。在以下的描述中，“納米復合物水凝膠”還可以用于表示被水合時的如上文定義的 本發明的三維納米復合物結構。納米復合物通常，術語“納米復合物”表示由在宏觀材料(基體)中的具有納米 尺度大小的顆粒(填料)組成的系統。作為本發明，三維納米復合物來源于被包含在中性 的或陰離子多糖基體中的納米復合物材料(例如均勻地和永久地分散于支鏈陽離子多糖 中的金屬納米顆粒)，這后一類材料在本文中主要被稱為“金屬基納米復合物”。特別地，金 屬基納米復合物由金屬納米顆粒組成，所述金屬納米顆粒通過金屬離子被殼聚糖的糖醇性 的(alditolic)或糖醛性的(aldonic)多糖衍生物還原或在殼聚糖的糖醇性的或糖醛性的 多糖衍生物中還原而形成。因此，在以下的描述中，除“金屬基納米復合物”之外，“基于金 屬納米顆粒的納米復合物”也用于指代這種材料。膠體溶液(或膠體)其中具有Inm至1，OOOnm的大小的顆粒被分散于連續的溶 劑介質中的系統。“原位”凝膠化其中存在膠凝劑(例如，用于藻酸鹽的離子Ca2+)的受控釋放的凝 膠化方法。這通過使用膠凝劑(例如CaCO3)的非活化形式實現，然后膠凝劑的非活化形式 在加入第二組分(例如葡萄糖酸-δ -內酯，OTL)時被釋放。本發明中描述的三維納米復合物材料的目的和優勢將從以下的詳細描述得到更 好的理解，在以下的詳細描述中，作為本發明的非限制性的例子，將描述制備三維納米復合 物以及它們用于評估抗菌活性和細胞毒性的生物表征的一些例子。描述為了期望的目的，已經闡述了與基于多糖的納米復合物系統的制備和表征有關的 方面，在所述系統中利用了與金屬納米顆粒的納米尺度有關的性質。根據本發明，三維納米復合物材料由聚合物基體和金屬基納米復合物形成，聚合 物基體由至少一種感膠離子性的、熱致性的或熱感膠離子性的中性多糖或陰離子多糖的組 合物組成，金屬基納米復合物由至少一種支鏈陽離子多糖組成，支鏈陽離子多糖捕集被均 勻地分散和穩定于這樣的支鏈陽離子多糖中的金屬納米顆粒。支鏈陽離子多糖在根據本發 明的三維納米復合物材料中具有雙重功能i)主要地，在一方面，適當地捕集和穩定金屬 納米顆粒，以及ii)此外，在另一方面，參與形成實質上是多糖的組合物(例如至少一種感 膠離子性的、熱致性的或熱感膠離子性的中性多糖或陰離子多糖以及至少一種支鏈陽離子 多糖)的基體，這是因為三維基體主要是由中性多糖或陰離子多糖與合適的膠凝劑形成凝膠的能力導致的。因此，多糖的這樣的組合物在可能的實施方案中是二元的并且由中性的 或酸性的多糖以及支鏈陽離子多糖形成。可用于本發明的目的的中性的或酸性的多糖是a)能夠形成感膠離子性的凝膠 的酸性的多糖，其選自由藻酸鹽、果膠酸鹽、水溶性果膠酸鹽(pectinate)組成的組；b)能 夠產生熱致性的凝膠的中性的多糖，并且在這種情況下它們優選地選自由瓊脂糖、硬葡聚 糖、裂殖菌素、凝膠多糖組成的組；c)能夠產生熱感膠離子性的凝膠的酸性的多糖，并且 在這種情況下優選地選自由瓊脂糖硫酸鹽(agarose sulfate), ^ -角叉菜膠和κ-角叉 菜膠、硫酸纖維素、結冷膠、鼠李聚糖膠、韋蘭膠(whelan gum)(也被稱為文萊膠(welan gum))、黃原膠組成的組。中性的或酸性的多糖的平均分子量(MW)可以高至2，OOOkDa并且優選地是IOOkDa 至1，OOOkDa,并且更優選地使用200kDa的平均分子量。如熟知的，這些中性多糖或陰離子多糖具有在合適的條件下形成三維結構(凝膠 狀或在水合時的水凝膠)的特征。事實上，與水凝膠形成有關的方面基本上與這些中性的 或酸性的多糖的在接觸感膠離子性的多糖的離子溶液或熱致性的多糖的冷卻過的溶液時 立即形成水凝膠的能力有關。在酸性的熱感膠離子性多糖的情況，膠凝劑可以是物理的和 /或化學的并且因此是離子或合適的溫度或它們二者。相反地，與形成和攜帶金屬納米顆粒有關的方面基本上與第二多糖組分，即支鏈 陽離子多糖有關。為了本發明的目的，這些是殼聚糖的糖醇性的或糖醛性的支鏈衍生物，其 中形成線性殼聚糖鏈的D-葡萄糖胺單元借助于碳原子C2上的-NH-官能團而連接(bind) 由通式(I)代表的彼此相同或不同的單糖的或寡糖的糖醇性的或糖醛性的多元醇殘基，
O \
R 1
(I)其中R 是-CH2-或-CO-；R1是氫、單糖或寡糖；R2 是-OH 或-NHCOCH3。為了代表性的目的，用殼聚糖支鏈衍生物中的單糖的或寡糖的糖醇性的或糖醛性 的多元醇殘基取代的D-葡萄糖胺單元由通式(II)代表，其中“η”是指構成線性殼聚糖鏈 的D-葡萄糖胺單元的總數目
權利要求
1.一種三維納米復合物材料，其包括聚合物基體和金屬基納米復合物，所述聚合物基 體由至少一種感膠離子性的、熱致性的或熱感膠離子性的中性多糖或陰離子多糖組成，所 述金屬基納米復合物由均勻地捕集金屬納米顆粒的至少一種陽離子支鏈多糖組成，其中所 述中性多糖或陰離子多糖借助于合適的化學或物理膠凝劑來凝膠化。
2.根據權利要求1所述的三維納米復合物材料，其中所述感膠離子性的陰離子多糖選 自由藻酸鹽、果膠酸鹽、水溶性果膠酸鹽組成的組。
3.根據權利要求1所述的三維納米復合物材料，其中所述熱致性的中性多糖選自由瓊 脂糖、硬葡聚糖、裂殖菌素、凝膠多糖組成的組。
4.根據權利要求1所述的三維納米復合物材料，其中所述熱感膠離子性的陰離子多糖 選自由瓊脂糖硫酸鹽、ι-角叉菜膠和κ-角叉菜膠、硫酸纖維素、結冷膠、鼠李聚糖膠、韋 蘭膠、黃原膠組成的組。
5.根據權利要求1-4所述的三維納米復合物材料，其中所述中性多糖或所述陰離子多 糖具有高至2，OOOkDa的平均分子量(MW)。
6.根據權利要求5所述的三維納米復合物材料，其中所述中性多糖或所述陰離子多糖 具有被包括在IOOkDa至1，OOOkDa的范圍內的平均分子量(MW)。
7.根據權利要求1所述的三維納米復合物材料，其中所述陽離子支鏈多糖是殼聚糖 的支鏈衍生物，其中形成所述殼聚糖直鏈的D-葡萄糖胺單元借助于碳原子C2上的官能 團-NH-而連接由通式(I)代表的彼此相同或不同的糖醇性的或糖醛性的多元醇殘基，
8.根據權利要求7所述的三維納米復合物材料，其中所述糖醇性的或糖醛性的多元醇 殘基是包括1至3個糖苷單元的單糖或寡糖的殘基。
9.根據權利要求7所述的三維納米復合物材料，其中當R1是單糖時，所述單糖選自由 半乳糖、葡萄糖、甘露糖、N-乙酰基葡萄糖胺和N-乙酰基半乳糖胺組成的組。
10.根據權利要求7所述的三維納米復合物材料，其中所述糖醇性的或糖醛性的多元醇殘基選自由乳糖、纖維二糖、纖維三糖、麥芽糖、麥芽三糖、殼二糖、殼三糖、甘露二糖和其 醛糖酸的殘基組成的組。
11.根據權利要求7所述的三維納米復合物材料，其中所述殼聚糖的支鏈衍生物具有 高于40%的D-葡萄糖胺單元胺基團的化學取代度。
12.根據權利要求11所述的三維納米復合物材料，其中所述取代度被包括在50%至 80%的范圍內。
13.根據權利要求7所述的三維納米復合物材料，其中所述殼聚糖具有高至1，500kDa 的平均分子量。
14.根據權利要求13所述的三維納米復合物材料，其中所述殼聚糖具有被包括在 400kDa至700kDa的范圍內的平均分子量(MW)。
15.根據權利要求1所述的三維納米復合物材料，其中被包含在具有陽離子支鏈多糖 的所述金屬基納米復合物中的所述金屬納米顆粒具有選自由銀、金、鉬、鈀、銅、鋅、鎳和其 混合物組成的組的金屬。
16.根據權利要求1所述的三維納米復合物材料，其中所述納米顆粒具有被包括在5nm 至150nm的范圍內的平均粒度。
17.根據權利要求1所述的三維納米復合物材料，其中以mg每g陽離子多糖計的金屬 質量被包括在3，000mg/g至0. 3mg/g的范圍內。
18.根據權利要求17所述的三維納米復合物材料，其中以mg每g所述陽離子多糖計的 金屬質量是50mg/g。
19.根據權利要求1所述的三維納米復合物材料，其中中性多糖或陰離子多糖與包含 所述金屬納米顆粒的陽離子支鏈多糖的重量比被包括在8 1至1 1(中性多糖或陰離 子多糖陽離子多糖)的范圍內。
20.根據權利要求19所述的三維納米復合物材料，其中所述中性多糖或陰離子多糖與 包含所述金屬納米顆粒的陽離子支鏈多糖的重量比被包括在81至51的范圍內。
21.根據權利要求1-20中的一項所述的三維納米復合物材料，其作為抗微生物劑的用途。
22.一種用于制備根據權利要求1-20所述的三維納米復合物材料的方法，其特征在 于，所述三維納米復合物材料可通過以下步驟來獲得制備至少一種感膠離子性的、熱致 性的或熱感膠離子性的中性多糖或陰離子多糖以及由均勻地捕集金屬納米顆粒的至少一 種陽離子支鏈多糖組成的金屬基納米復合物的混合物的水溶液，其中所述水溶液具有至少 50mM并且不高于350mM的離子強度以及至少7的pH ；以及通過用能夠凝膠化所述感膠離子 性的、熱致性的或熱感膠離子性的中性多糖或陰離子多糖的化學劑或物理劑處理所述水溶 液。
23.根據權利要求22所述的用于制備三維納米復合物材料的方法，其中所述水溶液具 有被包括在250mM至300mM的范圍內的同滲濃度。
24.根據權利要求22所述的用于制備三維納米復合物材料的方法，其中所述離子強度 通過加入以被包括在0. 05M至0. 35M的范圍內的濃度的NaCl來獲得。
25.根據權利要求22所述的用于制備三維納米復合物材料的方法，其中用于感膠離子 性多糖或熱感膠離子性多糖的所述膠凝劑是具有選自一價離子、二價離子或三價離子的離子的鹽的水溶液。
26.根據權利要求25所述的用于制備三維納米復合物材料的方法，其中所述水溶液鹽 濃度高于10mM。
27.根據權利要求沈所述的用于制備三維納米復合物材料的方法，其中所述水溶液鹽 濃度被包括在IOmM至IOOmM的范圍內。
28.根據權利要求22所述的用于制備三維納米復合物材料的方法，其中用于熱致性多 糖或熱感膠離子性多糖的所述膠凝劑的溫度被包括在10°C至40°C的范圍內。
29.根據權利要求觀所述的用于制備三維納米復合物材料的方法，其中所述溫度是 20°C。
30.根據權利要求22所述的用于制備三維納米復合物材料的方法，其中中性多糖或陰 離子多糖的聚合物濃度高至4% (w/v) 0
31.根據權利要求30所述的用于制備三維納米復合物材料的方法，其中所述聚合物濃 度被包括在1.5%至3% (w/v)的范圍內。
32.—種三維納米復合物材料，其是用根據權利要求22至31中的一項所述的制備方法 可獲得的。
33.根據權利要求32所述的三維納米復合物材料，其中所述聚合物基體是水凝膠或非 水合的基體。
34.根據權利要求32所述的三維納米復合物材料，其中所述聚合物基體以選自圓柱體 形狀、微球、支架、凝膠平板、膜和纖維的不同的形式存在。
35.根據權利要求1-20和32-34中的一項所述的三維納米復合物材料作為抗微生物劑 的用途。
36.根據權利要求35所述的三維納米復合物材料的用途，其用于創傷愈合。
37.根據權利要求35所述的三維納米復合物材料的用途，其用于外科應用。
38.根據權利要求35所述的三維納米復合物材料的用途，其用于農業和食品應用。
全文摘要
本發明中描述了以三維結構的形式的納米復合物材料，所述納米復合物材料由聚合物基體和支鏈陽離子多糖形成，所述聚合物基體由中性多糖或陰離子多糖的多糖組合物組成，金屬納米顆粒被均勻地分散和穩定于支鏈陽離子多糖中。使用合適的凝膠化技術或借助于合適的脫水，納米復合物材料是以作為水凝膠的水合形式或以非水合形式的具有不同形狀的三維基體。這些納米復合物材料具有廣譜的強殺菌活性，但是不顯示任何細胞毒性。與金屬顆粒納米尺度相關聯的特定的抗菌性質和生物學信號在聚合物鏈上的存在以及沒有細胞毒性，可以在開發新一代具有抗微生物性質的生物材料上得到利用，以及用于生物醫學、藥學和食品領域中的許多其他應用。
文檔編號C08L5/00GK102105524SQ200980128702
公開日2011年6月22日 申請日期2009年7月22日 優先權日2008年7月23日
發明者伊萬·多納蒂, 伊蓮諾·馬斯奇, 塞喬·保萊蒂, 安德烈·特拉萬 申請人:的里雅斯特大學