头孢曲松钠抗菌性能的量子点增效及同步监测方法

摘要

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种头孢曲松钠抗菌性能的量子点增效及同步监测方法。使用碲化镉量子点这种无机纳米材料加入市售头孢曲松钠中对其抗菌性能进行增效。以大肠杆菌为例进行抑菌试验，发现碲化镉量子点对头孢曲松钠抗菌性能取得了非常不错的协调增强效应，远超二者单独使用时所得到的药效。同时在抑菌过程中利用头孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶液的荧光强度变化来同步监控细菌数量的变化及药物抗菌性能，为将来有效的判断药物的疗程、停服时间打下了基础。

权利要求

1. 一种头孢曲松钠抗菌性能的量子点增效方法，其特征在于使用无机纳米材料碲化镉 量子点加入市售头孢曲松钠中对其抗菌性能进行增效，具体步骤如下：(1)将0.0319g碲粉和0.0539g NaBH4分别倒入三颈烧瓶中，注入3ml水，迅速封口，通 ΛΝ2以排出反应体系中的空气，然后将三颈烧瓶放入60°C水浴锅中，在磁力搅拌器的搅拌 下进行反应生成无氧碲氢化钠溶液，在氮气饱和的50ml浓度为5X 10_3mol/L CdCl2水溶液 中加入96 μ 1巯基乙酸，用0. lmol/L NaOH调溶液的pH为11-11. 4，搅拌下用N2脱氧20min， 然后迅速加入上述制备的无氧碲氢化钠溶液，Cd2+ ： Te2" ： MPA摩尔比为1 ： 0.5 ： 2.4， 继续搅拌20min，得桔黄色透明CdTe量子点原溶液；取CdTe量子点原溶液加入到聚四氟乙 烯反应罐中，然后将反应罐放入烘箱，在140°C恒温加热40min，即得到所需的CdTe量子点 溶液；碲化镉量子点的粒径为3nm ；(2)在超声搅拌条件下，将CdTe量子点溶液同市售头孢曲松钠溶液进行混合，搅 拌30min使二者充分混合，得到头孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶液，达到对头孢曲 松钠抗菌性能进行量子点增效；CdTe量子点溶液与市售头孢曲松钠溶液的质量比为 24 ： 1-1920 ： 1，头孢曲松钠采用常规市售抗菌剂，包括针剂或片剂。

2. 一种头孢曲松钠抗菌性能的量子点同步监测方法，其特征在于在抑菌过程中通过头 孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶液荧光变化来同步监测细菌数量及药物抗菌性能，采用波 长是600nm的光源，将不同OD值的大肠杆菌菌液加入到头孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶 液中，利用细菌菌液会对混合液的荧光强度产生增敏效果的特性，测量加入不同OD值的菌 液的混合溶液在350nm激发波长下的荧光强度，建立起细菌溶液OD值同荧光强度的关系， 从而通过荧光强度来监控细菌数量及药物抗菌性能的变化。

说明书

头孢曲松钠抗菌性能的量子点增效及同步监测方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种头孢曲松钠抗菌性能的量子点增效 及同步监测方法。

背景技术

[0002] 长久以来，在药物的临床应用中，人们一直在追求如何取得更大的药效。提高药效 主要有两种途径，第一种是发展新药来不断增强药物的效能，第二种则是增加药物的使用 剂量。但是由于药物长期使用会效率下降以及病菌抗药性的影响，往往会导致药物药效的 降低，从而使得过量的药物常常被应用于临床治疗上。同时会造成无法对药物的疗程进行 正确的掌握，这样就给病人带来经济上、身体上以及精神上等多重负担。

[0003] 为了解决这个问题，纳米材料因为其独特的抗菌性能而逐渐被应用于医药研究领 域当中。目前，纳米金、银等材料已被应用于同常规抗生素进行结合，取得了不错的效果，但 同时存在费用较高，无法控制用量等缺点。如何有效的将纳米材料同常规的药物进行结合， 进而提高药效，有效的减少药物用量，同时又能够同步监测药物效能的是本领域技术人员 的研究目标。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提出一种头孢曲松钠抗菌性能的量子点增效及同步监测方法。

[0005] 本发明提出的头孢曲松钠抗菌性能的量子点增效方法，使用无机纳米材料碲化镉 量子点加入市售头孢曲松钠中对其抗菌性能进行增效，具体步骤如下：

[0006] (1)将0. 0319g碲粉和0. 0539g NaBH4分别倒入三颈烧瓶中，注入3ml水，迅速封 口，通入队以排出反应体系中的空气，然后将三颈烧瓶放入60°C水浴锅中，在磁力搅拌器的 搅拌下进行反应生成无氧碲氢化钠溶液（NaHTe)，在氮气饱和的50ml浓度为5X 10_3mol/ LCdCl2水溶液中加入96 μ 1巯基乙酸，用0. Imol/LNaOH调溶液的pH为11-11. 4，搅拌下用 N2脱氧20min，然后迅速加入上述制备的无氧碲氢化钠溶液，Cd2+ ： Te2_ ： MPA摩尔比为 1 ： 0.5 ： 2. 4，继续搅拌20min，得桔黄色透明CdTe量子点原溶液；取CdTe量子点原溶液 加入到聚四氟乙烯反应罐中，然后将反应罐放入烘箱，在140°C恒温加热40min，即得到所 需的CdTe量子点溶液；碲化镉量子点的粒径为3nm左右；

[0007] (2)在超声搅拌条件下，将CdTe量子点溶液同市售头孢曲松钠溶液进行混合， 搅拌30min使二者充分混合，得到头孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶液，达到对头孢 曲松钠抗菌性能进行量子点增效；CdTe量子点溶液与市售头孢曲松钠溶液的质量比为 24 ： 1-1920 ： 1，头孢曲松钠采用常规市售抗菌剂，包括针剂或片剂。

[0008] 利用本发明方法制备得到的头孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶液对大肠杆菌的 协同增效性能，具体方法如下：

[0009] (1)首先冷冻状态下大肠杆菌（BH21)必须进行激活以使其恢复活性，把大肠杆菌 加入到上述配制好的LB液体培养基中，在37°C下培养12小时以上。再将培养得到的大肠杆菌菌液用LB培养基进行稀释，使其的OD值达到0. 04 (光源所发光的波长是600nm波 长）。取2ml稀释好的大肠杆菌菌液加入不同浓度的头孢曲松钠溶液、碲化镉量子点溶液、 以及头孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶液中。将混合好的溶液放在37°C下作用30分钟，从 每种溶液中取IOOul溶液均勻的涂覆在LB琼脂固体培养基平板上，在37°C温度下培养M 小时后，观察结果。

[0010] (2)同样可以用平板对峙生长法测试碲化镉量子点对头孢曲松钠抗菌性能的协同 增效性能。在LB固体培养基平板相距中心3. 5cm的4个对角分别开直径为8mm的小孔。 在4个孔分别加入100 μ 1不同浓度的头孢曲松钠溶液、碲化镉量子点溶液、以及头孢曲松 钠和碲化镉量子点混合溶液，等溶液分散好后制得药物平板。取200 μ 1激活的大肠杆菌 (ΒΗ21)溶液均勻涂抹在上述制备好的药物平板上，放入37°C温度下培养M小时后，观察细 菌生长抑菌圈的直径变化。[0011 ] 本发明提出的头孢曲松钠抗菌性能的量子点同步监测方法，在抑菌过程中通过头 孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶液荧光变化来同步监测细菌数量及药物抗菌性能。将不同 OD值（光源所发光的波长是600nm波长）的大肠杆菌菌液加入到头孢曲松钠和碲化镉量子 点混合溶液中。利用细菌菌液会对混合液的荧光强度产生增敏效果这一特性，测量加入不 同OD值的菌液的混合溶液在350nm激发波长下的荧光强度。建立起细菌溶液OD值同荧光 强度的关系，从而通过荧光强度来监控细菌数量及药物抗菌性能的变化。

[0012] 本发明具有以下优点：

[0013] 本发明利用无机纳米材料对常规的市售药剂进行协同增效，为有效的提高药物的 疗效，特别是如何对低效及失效药物进行优化改良提供了一种全新的思路。在只加入少量 无机纳米材料的基础上，大大降低原有药剂的使用剂量，同时保持原来的甚至得到更高的 抑菌效果，远超二者单独使用时所得到的药效。这为发展新的抗菌剂提供了一种新的经验 方法。

[0014] 本发明在实现对头孢曲松钠抗菌性能实现量子点增效中，还提供了一种利用头孢 曲松钠和碲化镉量子点混合溶液荧光变化来检测细菌浓度的方法，从而得到了一种既可以 杀灭细菌又可以指示细菌数量及药物抗菌性能的双功能抗菌剂。为未来研究多功能抗菌药 物，减少临床诊断环节，减轻病人的负担及痛苦打下了坚实的基础。

[0015] 本发明原料易得，成本低廉，操作简单，以期设备简单，适合于大规模工业生产。

附图说明

[0016] 图1为本发明实施例1所得碲化镉量子点的透射电子显微镜（TEM)照片及电子衍 射图谱。

[0017] 图2为本发明实施例1中不同浓度的头孢曲松钠溶液、碲化镉量子点溶液、以及头 孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶液抗菌效果图。其中：a-c :200，20，2ug ml—1头孢曲松钠， d/f :0. 5头孢曲松钠，e ：未用药物处理，g :120ug ml-1碲化镉量子点，h :0. 5ug ml-1头孢曲 松钠+UOugmr1碲化镉量子点。

[0018] 图3为本发明实施例1中不同浓度大肠杆菌与头孢曲松钠-碲化镉量子点混合液 作用荧光光谱图。其中：a-e.细菌菌液的OD值：0. 111、0. 086、0. 079、0. 056、0. 025。

[0019] 图4为本发明实施例1大肠杆菌与头孢曲松钠-碲化镉量子点混合液的荧光强度随作用时间变化曲线。 具体实施方式

[0020] 下面通过实施例进一步说明本发明。

[0021] 实施例1

[0022] (1)头孢曲松钠抗菌性能的量子点增效方法

[0023] 将0. 0319g碲粉和0. 0539g NaBH4分别倒入三颈烧瓶中，注入3ml水，迅速封口， 通入N2以排出反应体系中的空气，然后将三颈烧瓶放入60°C水浴锅中，在磁力搅拌器的 搅拌下进行反应生成无氧碲氢化钠溶液（NaHTe)，在氮气饱和的50ml浓度为5X 10_3mol/ LCdCl2水溶液中加入96 μ 1巯基乙酸，用0. Imol/LNaOH调溶液的pH为11-11. 4，搅拌下用 N2脱氧20min，然后迅速加入上述制备的无氧碲氢化钠溶液，Cd2+ ： Te2_ ： MPA摩尔比为 1 ： 0.5 ： 2.4(摩尔比），继续搅拌20min，得桔黄色透明CdTe量子点原溶液；取CdTe量子 点原溶液加入到聚四氟乙烯反应罐中，然后将反应罐放入烘箱，在140°C恒温加热40min， 即得到所需的CdTe量子点溶液。将所得产品分别用XRD或TEM对产物的结构和形貌进行 表征，从图1的TEM形貌图及ED图谱中可以看出，该产物粒径均一，产物的直径约为3纳米 左右，产物的晶形为多晶态。

[0024] 在超声搅拌条件下，将CdTe量子点溶液按照MO ： 1质量浓度比同市售头孢曲松 钠溶液进行混合，搅拌30min得到使二者充分混合来达到对头孢曲松钠抗菌性能进行量子 点增效。

[0025] (2)头孢曲松钠抗菌性能的量子点增效性能测试

[0026] 先冷冻状态下大肠杆菌（BH21)必须进行激活以使其恢复活性，把大肠杆菌加入 到上述配制好的LB液体培养基中，在37°C下培养12小时以上。再将培养得到的大肠杆菌 菌液用LB培养基进行稀释，使其的OD值达到0. 04 (光源所发光的波长是600nm波长）。取 2ml稀释好的大肠杆菌菌液加入200，20，2，0. 5ug ml—1头孢曲松钠，120ug ml—1碲化镉量子 点，0. 5ug πιΓ1头孢曲松钠+120ug πιΓ1碲化镉量子点溶液中。将混合好的溶液放在37°C下 作用30分钟，从每种溶液中取IOOul溶液均勻的涂覆在LB琼脂固体培养基平板上，在37°C 温度下培养M小时后，观察结果。

[0027] 同样可以用平板对峙生长法测试碲化镉量子点对头孢曲松钠抗菌性能的协同增 效性能。在LB固体培养基平板相距中心3. 5cm的4个对角分别开直径为8mm的小孔。在4个 孔分别加入ΙΟΟμΙ 200,20,2,0. 5ug πιΓ1头孢曲松钠，120ug πιΓ1碲化镉量子点，0. Sugmr1 头孢曲松钠+UOugmr1碲化镉量子点溶液，等溶液分散好后制得药物平板。取200 μ 1激活 的大肠杆菌（ΒΗ21)溶液均勻涂抹在上述制备好的药物平板上，放入37°C温度下培养对小 时后，观察细菌生长抑菌圈的直径变化。

[0028] 从图2及表1中我们可以看到碲化镉量子点和头孢曲松钠混合溶液取得了非常不 错的协调抑菌效果，远超二者单独使用时所得到的药效。

[0029] (3)抑菌过程中利用大肠杆菌菌液和量子点混合溶液荧光强度变化同步监测细菌 浓度及药物抗菌性能测试

[0030] 稀释至OD值为0. 111,0. 086,0. 079,0. 056,0. 025的大肠杆菌菌液加入到头孢曲松钠和碲化镉量子点混合溶液中。测量加入不同OD值的菌液的混合溶液在350nm激发波长下的荧光强度。建立起细菌溶液OD值同荧光强度的关系，从而通过荧光强度来监控细 菌数量的变化。从图3中可以看到溶液的荧光强度随着菌液OD值的增加呈线性递增的趋 势。对二者关系进行拟合得到线性方程：Y = 527. 38223+1022. 37775Χ(Y-荧光强度X-菌液 OD值R = 0. 99974)。从而通过图4可以得出细菌浓度随着反应时间的延长不断的减少，到 1800s出基本保持不变，说明大肠杆菌菌液和量子点混合溶液到1800s时就可以基本停用， 这就为以后利用荧光强度来判断药物的疗程、停服时间打下了基础。

[0031] 实施例2

[0032] 在超声搅拌条件下，将反应所得CdTe量子点溶液按照480 ： 1质量浓度比同市售 头孢曲松钠溶液进行混合，搅拌30min得到使二者充分混合来达到对头孢曲松钠抗菌性能 进行量子点增效。从表1的抑菌圈直径变化可以看出同样取得较好的协同增效抗菌性能， 超过二者单独使用的功效。

[0033] 实施例3

[0034] 在超声搅拌条件下，将反应所得CdTe量子点溶液按照960 ： 1质量浓度比同市售 头孢曲松钠溶液进行混合，搅拌30min得到使二者充分混合来对头孢曲松钠抗菌性能进行 量子点增效。从表1的抑菌圈直径变化可以看出同样取得较好的协同增效抗菌性能，超过 二者单独使用的功效。

[0035] 实施例4

[0036] 在超声搅拌条件下，将反应所得CdTe量子点溶液按照1920 ： 1质量浓度比同市 售头孢曲松钠溶液进行混合，搅拌30min得到使二者充分混合来达到对头孢曲松钠抗菌性 能进行量子点增效。从表1的抑菌圈直径变化可以看出同样取得较好的协同增效抗菌性 能，超过二者单独使用的功效。

[0037] 实施例5

[0038] 在超声搅拌条件下，将反应所得CdTe量子点溶液按照M ： 1质量浓度比同市售 头孢曲松钠溶液进行混合，搅拌30min得到使二者充分混合来达到对头孢曲松钠抗菌性能 进行量子点增效。从表1的抑菌圈直径变化可以看出同样取得较好的协同增效抗菌性能， 超过二者单独使用的功效。

[0039] 实施例6

[0040] 在超声搅拌条件下，将反应所得CdTe量子点溶液按照48 ： 1质量浓度比同市售 头孢曲松钠溶液进行混合，搅拌30min得到使二者充分混合来达到对头孢曲松钠抗菌性能 进行量子点增效。从表1的抑菌圈直径变化可以看出同样取得较好的协同增效抗菌性能， 超过二者单独使用的功效。

[0041] 表1为本发明实施例1-5中头孢曲松钠溶液、碲化镉量子点溶液、以及头孢曲松钠 和碲化镉量子点混合溶液同大肠杆菌作用的抑菌圈直径变化。

[0042] 表 1[0043]

[0044]