石墨相氮化碳作为抗菌材料的新用图

文档序号:9309834阅读:1501来源:国知局
石墨相氮化碳作为抗菌材料的新用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于抗菌材料领域,具体涉及石墨相氮化碳作为抗菌材料的新用途。
【背景技术】
[0002] 抗菌材料是一类具有杀菌、抑菌性能的材料,其核心成分是抗菌剂,将极少量的抗 菌剂添加至普通材料中制成抗菌材料,用它们制成的制品也就具有卫生自洁功能。人类的 生活与健康持续受到各种细菌的威胁,从日常用的纤维服装、家用电器、卫生陶瓷制品、塑 料薄膜到建筑用的钢材、涂料以及饮用水的消毒处理等方面,细菌将会在适宜环境下繁殖, 导致物质变质以及伤口化脓感染等现象。这就使得抗菌材料成为当今新材料研究和开发的 热点之一,其中高分子抗菌剂的低毒性、稳定性、抗菌持久性,便于改性等优点得到人们的 青睐。
[0003] 抗菌材料是通过抗菌剂来实现的。在实际应用中,一般并不要求抗菌材料能迅速 杀灭有害微生物,而是侧重于在长期的使用过程中抑制它们的生长和繁殖,以达到保护环 境卫生的目的。抗菌剂按其化学组成可分为无机系、有机系和复合类三大类。
[0004] 1,无机抗菌剂
[0005] 目前对无机抗菌材料的应用研究主要涉及溶出型抗菌剂、光催化材料抗菌剂及纳 米抗菌剂。
[0006] 溶出型无机抗菌剂主要是将具有抗菌活性的金属离子(如银离子、铜离子、锌离 子等)或其化合物通过物理吸附、离子交换等方法固定到多孔介质上(包括沸石、硅胶、羟 基磷灰石等)制得的。光催化型无机抗菌剂的价格极为低廉,且无毒;主要品种有N型半导 体金属氧化物,如Ti02、ZnO、5;102等。其中1102的氧化活性较高,稳定性也较强,对人体无 害,具有优异的广谱抗菌效能。纳米级抗菌剂是在纳米级粉体的基础上包覆抗菌物质而制 成的。隆泉等发现纳米级抗菌剂的抗菌性能远远优于微米抗菌剂。这是由于载体纳米化, 比表面积增大,可以更好地吸附微生物,从而可以有更好的抗菌效果。
[0007] 上述的无机抗菌剂虽然具有安全性高、耐热性好、无挥发、不产生耐药性和抗菌失 效等特点,但是其价格昂贵,且具有抗菌迟效性。
[0008] 2,有机抗菌剂
[0009] 有机类抗菌剂具有杀菌力强,加工方便,种类多等特点,广泛应用于塑料、纤维、纸 张、橡胶、树脂以及水处理等等。有机抗菌剂包括天然和合成两大类。
[0010] 天然抗菌剂最常用的是壳聚糖,它是一种带正电荷的活性物质。壳聚糖抗菌剂具 有良好的生物相容性和广谱抗菌性,无毒,对人体免疫抗原小,且具消炎、止痛及促进伤口 愈合等功效。但是,壳聚糖的抗菌性能受浓度、酸度、相对分子质量、脱乙酰化度的影响,这 使其应用范围受到很大限制。
[0011] 合成类抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物,常用于聚乙烯类食品 包装膜中,起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、 双呱类、酚类等。目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性差些, 容易水解,有效期短。
[0012] 3,复合抗菌剂
[0013] 复合抗菌剂结合了有机和无机抗菌剂的优点,兼有了有机系的强敛性、持续性与 无机系的安全性、耐热性,而且价格低廉、用量少、抗菌性能高、稳定性好。但是目前尚处于 研究阶段,但是有的具有抗菌性能的配体形成配合物后抗菌性能降低,因而目前对于这类 复合抗菌剂的抗菌机理还不是很清楚。
[0014] 石墨相氮化碳聚合物是一种新型的有机半导体材料。由于其原料廉价、易于制备、 热稳定性高,近年来在光催化、光电转换、传感方面得到了广泛的应用。目前尚未有其用于 抗菌材料领域的报道。

【发明内容】

[0015] 本发明的目的是提供石墨相氮化碳作为抗菌材料的新用途。
[0016] 为了更好的理解本发明的实质,下面通过石墨相氮化碳的抗菌性试验来说明其在 抗菌领域的新用途。
[0017] -,石墨相氮化碳聚合物的制备
[0018] 取一定量的双氰胺前驱物于坩埚中,放入马弗炉中,以2. 2°C/min升温到550°C, 保温4h,得到黄色石墨相氮化碳粉末。所得到的产物的X射线图谱,如图1所示。
[0019] 以pH为7. 4的PBS缓冲溶液为溶剂,按照不同的配比,分别配置成不同浓度 (0, 10, 100, 1000yg/ml)的石墨相氮化碳聚合物混合液,作为备用。
[0020] 二,枯草芽孢杆菌的活化
[0021] 步骤1、取0? 5gNaClUg胰蛋白胨、0? 5g酵母粉于200ml的无菌水中,在温水中使 之溶解,加入一定量的NaOH调至pH为7. 4,配制成液体LB培养基;
[0022] 步骤2、取Ig枯草芽孢杆菌溶于100mL的无菌水中,加入一定量的玻璃珠、一定量 吐温80,在70°C水中温浴20min,然后在摇床上以200r/min转速震荡40min;
[0023] 步骤3、取步骤1制得的100mlLB培养基和步骤2的菌液Iml,放在摇床上振荡24 小时;得到活化的菌种,作为备用。
[0024] 三、抗菌性实验:
[0025] 步骤1、将上述得到的活化的菌种在液体培养基分两个锥形瓶培养,其中一个用锡 纸包住避光,然后将其放在有300W摇床上振荡6h;
[0026] 步骤2、取0? 5gNaClUg胰蛋白胨、0? 5g酵母粉于200ml的无菌水中,在温水中使 之溶解,加入一定量的NaOH调至pH为7. 4,然后向其中再加入5g琼脂粉,在90°C水温中使 之溶解;
[0027] 步骤3、将步骤1两个锥形瓶中的菌液用二次水依次稀释为101UO2、10 3、10 4、 10 5、10 6、10 7、10 8,取每个稀释浓度的菌液Iml于培养皿中(每个浓度三个),当步骤2得 到的培养基约为40-50°C时,向每个培养皿中加入一定量的培养基,前后左右摇匀,同时还 有三个空白培养皿,静置12h,对每个培养皿中的菌落计数。
[0028] 表 1
[0029]
[0030] 表1是枯草芽孢杆菌与不同浓度(0, 10, 100,lOOOg/ml)的GPPCN作用24小时后 的相对菌落数,可见,在没有光照的情况下,各浓度的材料溶液都没有对细菌的活性产生影 响。
[0031] 将枯草芽孢杆菌与50iig/ml石墨相氮化碳在无光(黑暗)和有光(300W氙灯) 条件下进行比较试验,12小时后,其相对菌落数见表2。可以看出只有在光照的作用下,石 墨相氮化碳才能发挥其抗菌作用。
[0032] 表 2
[0033]
[0034] 有益效果:从以上的结果可以看出,本发明对已知的石墨相氮化碳发掘了新的用 途,开拓了新的应用领域。
[0035] 本发明所用的石墨相氮化碳其原料廉价、易于制备、热稳定性高。可以作为抗菌材 料用于抗菌涂料的制备中。
[0036] 本发明的产品在光照条件下,价态中的电子会被激发到导带,从而产生一个
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