一种抗病毒生物活性棉织物及其制备方法

本发明属于生物新材料领域，具体涉及一种抗病毒棉织物及其制备方法。

背景技术：

0、技术背景

1、近数十年来，多种传染性病毒在全球范围爆发性传播，形成重大疫情，给全球经济稳定发展和人类的健康生活带来重大危害。目前用于个人防护的纺织面料虽有一定过滤病毒的阻隔作用，但能有效杀死病毒的纺织面料非常稀少。残余在织物表面的病毒带来了巨大的交叉感染危险，亟待开发出能够使病毒灭活的纺织材料。普通棉织物具有优异的穿着舒适性和容易获得性，广泛用于服装和医疗纺织品等领域，但棉织物本身并不具备抗病毒性能。专利cn113622186a公布了一种将织物置于溶剂中进行原位反应生成纳米氧化亚铜的抗菌抗病毒防护材料，性能评价显示虽然具有很好的抗菌性能，但抗病毒效果有限。专利cn113718519a公布了一种含钼或钨的抗病毒整理剂并将其涂覆在织物表面，结果显示对甲型流感病毒h1n1(a/pr/8/34)的抗病毒活性率均在99％以上，但这种涂层式的抗病毒整理剂整理后的织物在耐洗涤和摩擦等方面具有严重的缺陷。此外，一些附着在织物表面的抗病毒材料毒性较大，与皮肤组织接触或被吸入呼吸道会危害人体安全

2、金属有机框架(mof)材料作为一种具有有序结构和内部多孔的杂化晶体材料，具有高比表面积和孔隙率。专利cn113774506a公布了一种将zif-8mof颗粒加入纺丝聚合物中，制备的微纳米纤维对新型冠状病毒-严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2(sars-cov-2)具有良好的灭活能力。

3、综上所述，mof材料作为抗病毒剂和棉织物复合，能够制备具有生物活性的纺织产品。l-半胱氨酸是一种常见氨基酸，具有巯基和氨基两种强配位官能团，能够和多种过渡金属离子形成排列有序的晶体结构。将l-半胱氨酸/铜离子mof材料通过共价键“锚定”在棉纤维表面，使获得的改性棉织物具有稳定、持久、高效及生物相容性好的抗病毒功能织物材料未见报道公开。

技术实现思路

1、针对上述抗病毒整理织物还存在的效果差、抗病毒性能不持久以及生物相容性差等技术问题，本发明提供了一种新型的抗病毒整理剂，并且通过共价键“锚定”的方式直接连接在棉织物的纤维表面，实现了高效、持久和具有生物相容性的抗病毒生物活性棉织物。具体技术方案如下：

2、一种抗病毒生物活性棉织物，所述棉织物的纤维表面存在由l-半胱氨酸和铜离子化合物通过配位作用形成的具有金属有机框架结构特征的mof纳米棒。

3、进一步的，所述mof纳米棒的平均直径小于300纳米。

4、进一步的，所述l-半胱氨酸分子通过酯基与纤维表面的纤维素分子连接，并参与mof纳米棒的形成，将mof纳米棒通过共价键连接在棉纤维表面，形成耐洗涤、耐摩擦、性能优良的生物活性涂层；棉纤维表面的mof纳米棒，通过氢键、配位键和离子键等作用方式构成对蛋白质分子的强亲和力，使病毒等病原体的表面蛋白发生形变和结构破坏，导致病原体失去活性。

5、一种所述抗病毒生物活性棉织物的制备方法，包括如下步骤：

6、步骤(1)将洗净后的织物浸泡在氢氧化钠水溶液中进行碱处理，将碱处理后的织物再次浸渍于l-半胱氨酸溶液中，控制增重后进行酯化反应；

7、步骤(2)将酯化后的织物再次浸泡在l-半胱氨酸溶液，在搅拌条件下逐滴加入铜离子溶液，并继续搅拌30分钟后用超纯水洗涤三次，烘箱中烘干。

8、进一步的，步骤(1)所述氢氧化钠溶液浓度为10-20％，浸泡时间为2-5分钟；酯化所用的l-半胱氨酸溶液浓度8.25-82.5毫摩尔/升，浸泡时间为5-60分钟,辊轧增重为80-120％，加热酯化温度为160-180℃，加热时间为5-30分钟。

9、进一步的，步骤(2)所述l-半胱氨酸溶液浓度为2.5-7.5毫摩尔/升，并用2摩尔/升的氢氧化钠溶液调节l-半胱氨酸溶液ph为6-11。

10、进一步的，步骤(2)所述铜离子溶液包括醋酸铜、硝酸铜和硫酸铜的水溶液一种或几种，铜离子溶液浓度为1.5～4.5毫摩尔/升，滴加速度为0.03-1毫升/秒。

11、与已有技术相比较，本发明不使用任何有机溶剂，所使用试剂生物相容性好，整个过程绿色无污染，不存在有毒有害分子残留问题，非常适合制备生物材料。

技术特征：

1.一种抗病毒生物活性棉织物，其特征在于，所述棉织物的纤维表面存在由l-半胱氨酸和铜离子化合物通过配位作用形成的具有金属有机框架结构特征的mof纳米棒。

2.如权利要求1所述的抗病毒生物活性棉织物，其特征在于，所述mof纳米棒的平均直径小于300纳米。

3.如权利要求1所述的抗病毒生物活性棉织物，其特征在于，所述l-半胱氨酸分子通过酯基与纤维表面的纤维素分子连接，并参与mof纳米棒的形成，将mof纳米棒通过共价键连接在棉纤维表面，形成耐洗涤、耐摩擦、性能优良的生物活性涂层；棉纤维表面的mof纳米棒，通过氢键、配位键和离子键等作用方式构成对蛋白质分子的强亲和力，使病毒等病原体的表面蛋白发生形变和结构破坏，导致病原体失去活性。

4.一种如权利要求1-3之一所述抗病毒生物活性棉织物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的所述抗病毒生物活性棉织物的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述氢氧化钠溶液浓度为10-20%，浸泡时间为2-5分钟；酯化所用的l-半胱氨酸溶液浓度8.25-82.5毫摩尔/升，浸泡时间为5-60分钟, 辊轧增重为80-120%，加热酯化温度为160-180℃，加热时间为5-30分钟。

6.如权利要求4所述的所述抗病毒生物活性棉织物的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述l-半胱氨酸溶液浓度为2.5-7.5毫摩尔/升，并用2摩尔/升的氢氧化钠溶液调节l-半胱氨酸溶液ph为6-11。

7.如权利要求4所述的所述抗病毒生物活性棉织物的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述铜离子溶液包括醋酸铜、硝酸铜和硫酸铜的水溶液一种或几种，铜离子溶液浓度为1.5～4.5毫摩尔/升，滴加速度为0.03-1毫升/秒。

技术总结
本发明公开了一种抗病毒生物活性的棉织物及其制备方法，其主要特征为L‑半胱氨酸和铜离子化合物在碱处理棉纤维表面构建金属有机框架（MOF）结构，通过MOF和病毒等病原体蛋白的强亲和力破坏病原体结构，使其失去活性。所述生物活性织物的制备方法包括：（1）L‑半胱氨酸溶液浸渍织物后加热酯化，将L‑半胱氨酸分子连接在纤维表面；（2）酯化织物再次浸渍于L‑半胱氨酸溶液，搅拌下滴加铜离子溶液，诱导L‑半胱氨酸/铜离子MOF结构在棉纤维表面形成。本发明通过原位诱导自组装技术，以L‑半胱氨酸为有机配体，和铜离子形成一种新型MOF材料，并使其原位生长在织物上，所得织物具有显著的抗病毒效果。

技术研发人员：刘向东,肖远香,付飞亚
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12