一种琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其应用与流程

本发明属于纳米金属材料制备技术领域，尤其涉及一种琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其应用。

背景技术：

纳米银由于自身的小尺寸效应和表面效应，因而具备强穿透力和抑菌活性。其具有的广谱抗菌性、强效杀菌性、强渗透性、抗菌持久且无耐药性、修复再生能力等特点，使其在生物医药、抑菌材料等方面得到了广泛应用。

有报道以聚乙二醇等作保护剂，采用光催化还原法，以紫外光激发光电子还原硝酸银制备了纳米银粒径在1nm～100nm的纳米银原液，将此原液与多种添加剂混合后制得了一种流动态的纳米银抗菌液(CN 103999873 A，2014.08.27，纳米银抗菌剂及其制备方法)。有人以硼氢化钠为还原剂，加入PDDA，将硝酸银还原成被PDDA包裹的纳米晶核，搅拌得到纳米银溶胶，再与聚乙二醇4000的混合均匀后涂到织物上烘干得到纳米银复合抑菌层。将此抑菌层覆于海绵状织物层上，得到一种敷料(CN 105797192 A，2016.07.27，一种由纳米银与远红外陶瓷微粉制成的敷料及其制备方法)。

目前报道的方法中，含有纳米银的材料大多为流体状，或将流体状材料烘干得到粉料再覆于模板上。这些纳米银材料本身并不具备支撑作用，材料中纳米银的释放都是很快的，其释放速度不能得到有效控制。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其应用，所述琼脂糖/纳米银复合凝胶具有良好的抑菌性能，且其中纳米银粒子的释放缓慢。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法，包括如下步骤：

提供第一溶液，其中所述第一溶液包含琼脂糖分散于第一溶剂中；

提供第二溶液，其中所述第二溶液包含银盐分散于第二溶剂中；

混合所述第一溶液与所述第二溶液，得到所述的琼脂糖/纳米银复合凝胶。

作为进一步的优选，所述第一溶剂包括水，其中在所述琼脂糖分散于第一溶剂中时加热搅拌。

作为进一步的优选，所述第二溶剂包括水，所述银盐选自硝酸银和乙酸银。

作为进一步的优选，其中在混合所述第一溶液与所述第二溶液的过程中，包含：将所述第一溶液与所述第二溶液恒温搅拌，常温放置。

作为进一步的优选，所述恒温的温度为80℃～100℃，所述恒温搅拌的时间为1min～150min；所述常温放置的温度为4℃～40℃，所述常温放置的时间为1d～20d。

作为进一步的优选，其中在混合所述第一溶液与所述第二溶液后，银盐的浓度为5mM～500mM，所述琼脂糖浓度为0.005g/mL～0.035g/mL。

一种琼脂糖/纳米银复合凝胶的应用，其作为抑菌剂应用。

作为进一步的优选，所述应用方法包括：将所述琼脂糖/纳米银复合凝胶置于含菌落的LB培养基(Luria-Bertani培养基)中，并于恒温培养箱中培养。

作为进一步的优选，所述菌落浓度为10⁵cfu/mL。

作为进一步的优选，所述菌落选自大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。

作为进一步的优选，所述恒温培养温度为37℃，所述恒温培养时间为24h。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在制备琼脂糖/纳米银复合凝胶过程中，琼脂糖既作还原剂又作稳定剂，无需引入其他还原剂或添加剂，且安全无毒。并且琼脂糖凝胶的内部空腔可控制纳米银颗粒的尺寸大小并阻止纳米银粒子发生团聚。本发明采用的琼脂糖凝胶具有多孔性的特点，对纳米银粒子的释放具有缓释的作用；且经试验证明本发明琼脂糖/纳米银复合凝胶具有良好的抑菌效果。

(2)本发明采用琼脂糖凝胶为模板，最终得到的材料为固体状，具有良好的支架作用，解决了其他制备方法中材料需添加模板的问题。

(3)本发明采用的琼脂糖凝胶对纳米银粒子的相容性较好，解决了其他制备方法中化学试剂对纳米银颗粒相容性差的问题，且本发明琼脂糖/纳米银复合凝胶稳定易保存。

附图说明

图1为本发明实施例琼脂糖/纳米银复合凝胶应用方法的流程示意图。

图2为本发明实施例1中制得的琼脂糖/纳米银复合凝胶的紫外-可见吸收光谱图。

图3为本发明实施例1中琼脂糖/纳米银复合凝胶的抑菌性应用的抑菌效果实物图。

图4为本发明实施例2中制得的琼脂糖/纳米银复合凝胶的紫外-可见吸收光谱图。

图5为本发明实施例2中琼脂糖/纳米银复合凝胶的抑菌性应用的抑菌效果实物图。

具体实施方式

本发明通过提供一种琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其应用，解决了现有技术中为减少所制备的纳米银粒子发生团聚而加入毒性较大、污染严重的添加剂的缺陷，解决了纳米银粒子释放速度太快的问题，且具有优良的抑菌效果。同时也解决了纳米银材料需添加模板才能达到支撑作用的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的主要思路如下：

如图1所示，本发明实施例琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法，包括如下步骤：

S01：提供第一溶液，其中所述第一溶液包含琼脂糖分散于第一溶剂中；

S02：提供第二溶液，其中所述第二溶液包含银盐分散于第二溶剂中；

S03：混合所述第一溶液与所述第二溶液，得到所述的琼脂糖/纳米银复合凝胶。

所述琼脂糖粉末分散溶解于第一溶剂中，辅以加热搅拌的手段，形成透明均匀的溶液；所述第一溶剂可为水，或使用超纯水时效果更佳。

所述银盐可为硝酸银或乙酸银，溶解分散硝酸银或乙酸银的第二溶剂可为水。

在混合所述第一溶液与所述第二溶液的过程中，包含：将所述第一溶液与所述第二溶液恒温搅拌，常温放置。为了能够均匀混合第一溶液以及第二溶液，可利用一搅拌设备(例如均质机、磁搅拌机或马达搅拌机)帮助两溶液均匀混合，所述恒温的温度介于80℃～100℃之间，在此温度下琼脂糖粉末的溶解性更好，然后冷却至常温下放置得到复合凝胶。

混合过程后，琼脂糖浓度为0.005g/mL～0.035g/mL，琼脂糖浓度要合理控制，浓度太大则粘度大，浓度太小又不易形成凝胶；琼脂糖分子结构中的羟基将溶液中的银离子还原成银单质，因此控制硝酸银或乙酸银的浓度为5mM～500mM，使得琼脂糖与合适量的银盐相互作用，达到最佳的效果，最后形成纳米银尺寸可控的琼脂糖/纳米银复合凝胶。对琼脂糖/纳米银复合凝胶作紫外-可见吸收光谱分析，在波长为420nm处有吸收峰，说明琼脂糖/纳米银复合凝胶中有纳米银。

本发明实施例琼脂糖/纳米银复合凝胶的应用，其作为抑菌剂应用。所述琼脂糖/纳米银复合凝胶通过上述步骤S01-S03制得。

所述应用方法包括：步骤S04：将所述琼脂糖/纳米银复合凝胶置于含菌落的LB培养基上，于恒温培养箱中培养。

实验过程中选择阴性大肠杆菌和阳性金黄色葡萄球菌作为代表，为验证琼脂糖/纳米银复合凝胶的抑菌效果，所选菌种的浓度可为10⁵cfu/mL。将琼脂糖/纳米银复合凝胶放在含有菌落的LB培养基中，在37℃下培养24h，取出培养基，在培养基上与琼脂糖/纳米银复合凝胶接触的部位出现了抑菌圈。培养基上细菌生长受到抑制的地方较其它部位相对透明，此透明部分即为琼脂糖/纳米银复合凝胶的抑菌圈。硝酸银或乙酸银的浓度越大，抑菌圈越大，则琼脂糖/纳米银复合凝胶抑菌效果越好。琼脂糖的浓度越大，抑菌圈越大，琼脂糖/纳米银复合凝胶抑菌效果越好。

为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本发明所述之琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其应用。

实施例1

本发明实施例1琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其抑菌性应用，包括如下步骤：称取0.21g琼脂糖粉末加入6.0mL超纯水中，加热搅拌使琼脂糖粉末溶解，形成透明均匀的溶液。向上述琼脂糖溶液中加入4.0mL浓度为0.5M的硝酸银溶液，恒温100℃搅拌15min。停止加热后，将混合溶液在20℃下放置7d，得到琼脂糖/纳米银复合凝胶。将琼脂糖/纳米银复合凝胶放置于含有浓度为10⁵cfu/mL的大肠杆菌的LB培养基中，密封后放在温度为37℃的恒温培养箱中，24h后取出培养基。

所述每升LB培养基配制步骤如下：在950ml去离子水中加入：胰化蛋白胨10g，酵母提取物5g，NaCl 10g，以及琼脂粉15g加热搅拌直至溶质溶解。用5mol/L NaOH调pH值至7.0，用去离子水定容至1L；在15psi高压下蒸汽灭菌20min。将融化的LB固体培养基置于55℃的水浴中，待培养基温度降到55℃时加入抗生素，以免温度过高导致抗生素失效，并充分摇匀。每10ml倒1个板子，将培养基倒入培养皿，在紫外下照10-15分钟，得到固体LB培养基。

图2为实施例1的琼脂糖/纳米银复合凝胶的紫外-可见吸收光谱图。图3为实施例1的琼脂糖/纳米银复合凝胶抑菌效果图。

实施例2

本发明实施例2琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其抑菌性应用，包括如下步骤：称取0.15g琼脂糖粉末加入7.2mL超纯水中，加热搅拌使琼脂糖粉末溶解，形成透明均匀的溶液。向上述溶液中加入2.8mL浓度为1.0M的硝酸银溶液，恒温100℃搅拌1min。停止加热后，将混合溶液在30℃下放置15d，得到琼脂糖/纳米银复合凝胶。将琼脂糖/纳米银复合凝胶放置于含有浓度为10⁵cfu/mL的金黄色葡萄球菌的LB培养基上，密封后放在温度为37℃的恒温培养箱中，24h后取出培养基。图4为实施例2的琼脂糖/纳米银复合凝胶的紫外-可见吸收光谱图。图5为实施例2的琼脂糖/纳米银复合凝胶抑菌效果图。

实施例3

本发明实施例3琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其抑菌性应用，包括如下步骤：称取0.20g琼脂糖粉末加入8.0mL超纯水中，加热搅拌使琼脂糖粉末溶解，形成透明均匀的溶液。向上述溶液中加入2.0mL浓度为0.5M的乙酸银溶液，恒温80℃搅拌30min。停止加热后，将混合溶液在20℃下放置7d，得到琼脂糖/纳米银复合凝胶。将琼脂糖/纳米银复合凝胶放置于含有浓度为10⁵cfu/mL的大肠杆菌的LB培养基上，密封后放在温度为37℃的恒温培养箱中，24h后取出培养基。实验结果中，能够看到明显的抑菌圈。

实施例4

本发明实施例4琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其抑菌性应用，包括如下步骤：称取0.25g琼脂糖粉末加入7.2mL超纯水中，加热搅拌使琼脂糖粉末溶解，形成透明均匀的溶液。向上述溶液中加入2.8mL浓度为0.5M的乙酸银溶液，恒温100℃搅拌15min。停止加热后，将混合溶液在30℃下放置20d，得到琼脂糖/纳米银复合凝胶。将琼脂糖/纳米银复合凝胶放置于含有浓度为10⁵cfu/mL的金黄色葡萄球菌的LB培养基上，密封后放在温度为37℃的恒温培养箱中，24h后取出培养基。实验结果中，能够看到明显的抑菌圈。

实施例5

本发明实施例5琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其抑菌性应用，包括如下步骤：称取0.21g琼脂糖粉末加入7.5mL超纯水中，加热搅拌使琼脂糖粉末溶解，形成透明均匀的溶液。向上述溶液中加入2.5mL浓度为2.0M的硝酸银溶液，恒温100℃搅拌20min。停止加热后，将混合溶液在4℃下放置15d，得到琼脂糖/纳米银复合凝胶。将琼脂糖/纳米银复合凝胶放置于含有浓度为10⁵cfu/mL的金黄色葡萄球菌的LB培养基上，密封后放在温度为37℃的恒温培养箱中，24h后取出培养基。实验结果中，能够看到明显的抑菌圈。

实施例6

本发明实施例6琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其抑菌性应用，包括如下步骤：称取0.05g琼脂糖粉末加入7.0mL超纯水中，加热搅拌使琼脂糖粉末溶解，形成透明均匀的溶液。向上述溶液中加入3.0mL浓度为0.5M的硝酸银溶液，恒温90℃搅拌15min。停止加热后，将混合溶液在20℃下放置7d，得到琼脂糖/纳米银复合凝胶。将琼脂糖/纳米银复合凝胶放置于含有浓度为10⁵cfu/mL的金黄色葡萄球菌的LB培养基上，密封后放在温度为37℃的恒温培养箱中，24h后取出培养基。实验结果中，能够看到明显的抑菌圈。

实施例7

本发明实施例7琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其抑菌性应用，包括如下步骤：称取0.35g琼脂糖粉末加入9.9mL超纯水中，加热搅拌使琼脂糖粉末溶解，形成透明均匀的溶液。向上述溶液中加入0.1mL浓度为0.5M的硝酸银溶液，恒温100℃搅拌150min。停止加热后，将混合溶液在40℃下放置1d，得到琼脂糖/纳米银复合凝胶。将琼脂糖/纳米银复合凝胶放置于含有浓度为10⁵cfu/mL的大肠杆菌的LB培养基上，密封后放在温度为37℃的恒温培养箱中，24h后取出培养基。实验结果中，能够看到明显的抑菌圈。

实施例8

本发明实施例8琼脂糖/纳米银复合凝胶的制备方法及其抑菌性应用，包括如下步骤：称取0.2g琼脂糖粉末加入9mL超纯水中，加热搅拌使琼脂糖粉末溶解，形成透明均匀的溶液。向上述溶液中加入1mL浓度为0.5M的硝酸银溶液，恒温90℃搅拌50min。停止加热后，将混合溶液在10℃下放置5d，得到琼脂糖/纳米银复合凝胶。将琼脂糖/纳米银复合凝胶放置于含有浓度为10⁵cfu/mL的大肠杆菌的LB培养基上，密封后放在温度为37℃的恒温培养箱中，24h后取出培养基。实验结果中，能够看到明显的抑菌圈。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

(1)本发明在制备琼脂糖/纳米银复合凝胶过程中，琼脂糖既作还原剂又作稳定剂，无需引入其他还原剂或添加剂，且安全无毒。并且琼脂糖凝胶的内部空腔可控制纳米银颗粒的尺寸大小并阻止纳米银粒子发生团聚。本发明采用的琼脂糖凝胶具有多孔性的特点，对纳米银粒子的释放具有缓释的作用；且经试验证明本发明琼脂糖/纳米银复合凝胶具有良好的抑菌效果。

(2)本发明采用琼脂糖凝胶为模板，最终得到的材料为固体状，具有良好的支架作用，解决了其他制备方法中材料需添加模板的问题。

(3)本发明采用的琼脂糖凝胶对纳米银粒子的相容性较好，解决了其他制备方法中化学试剂对纳米银颗粒相容性差的问题，且本发明琼脂糖/纳米银复合凝胶稳定易保存。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。