一种具有光致杀菌活性的含氧化亚铜共价有机框架及其合成方法

本发明涉及一种具有光致杀菌活性的含氧化亚铜共价有机框架及其合成方法，属于抗菌领域。

背景技术：

1、长久以来，由于水环境中污染物和细菌混合而造成的污染，不断地对人类的生存环境和健康造成威胁，而这种污染是传统水处理工艺难以消除的，这种恶劣情况对生态系统、人类健康和经济社会可持续发展造成极大损害。要除去水中的被污染的细菌，更为传统的方法是在杀灭污水中的细菌的过程中加入抗生素。然而长此以往，抗生素的过度使用就导致了耐药细菌的出现，故而大大降低了抗生素灭菌的有效性。因此，需要开发一种简单有效的方法来降解污染物和杀死耐药细菌，并且这种方法不会让细菌产生耐药性，这对于环境和生态稳定来说将具有重要意义。

2、光催化抗菌疗法作为一种日益成熟的治疗方法，可以通过光催化过程产生活性氧(ros)攻击细菌细胞壁和细胞内线粒体，导致细菌溶解和死亡。而ros的杀菌过程并不特定，因此细菌很难产生类似于抗生素作用后的那种抗药性。作为一种较为前沿的材料，共价有机框架(cofs)材料由于其可变性、高孔隙率和非金属结构而被广泛应用于各种生物医疗方向，例如药物输送、治疗、诊断和生物技术等等。

3、基于硼的cof是最早的cof类型之一，主要由环硼氧烷和硼酸盐产生，由于其独特的元素组成(缺电子的硼)和扩展的共轭作用，在光催化领域占有一席之地。硼基cof是一种简单的环状材料，易于合成，具有生物相容性和生物降解性。最重要的是，研究表明，最早的环硼化合物在可见光照射下可以产生各种ros，这为使用硼基cof在抗菌领域的应用奠定了基础。然而，作为一种抗菌材料，硼基cof的抗菌活性还有待提高。由于cofs材料有易于改性的特点，因此通过改性来提高cofs材料的抗菌活性是可行的，例如负载型卟啉、负载型阳离子、cofs与生物材料的复合等，都具有广阔的应用前景。

4、作为光敏剂，卟啉的价格昂贵，因此有必要寻找一种更为廉价的替代品。近年来，无机纳米材料因其形状和尺寸可控以及有效的光催化活性而备受关注，如金属氧化物半导体(tio2、cu2o等)或窄禁带半导体(ag3po4)。同时，有证据表明这些无机金属的光催化性能与其自身的形态和尺寸有关，因此可以通过控制金属的形态来调节材料的抗菌性能。在各种金属氧化物中，氧化亚铜(cu2o)是一种成本低廉、用途广泛的抗菌材料。cu2o是一种p型半导体，其禁带宽度对应于可见光的波长范围。它适合于太阳光的直接激发，具有光催化和光电催化的特点，在抗菌等领域具有很大的应用潜力。cu2o在可见光照射下可以产生各种ros，并在溶液中释放出铜离子，以用于协同抗菌。cu2o的形貌、晶体表面、颗粒大小、亲水性等条件可影响抗菌效果。纳米cu2o颗粒越小，其生物活性越高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种具有光致杀菌活性的含氧化亚铜共价有机框架及其合成方法，所要解决的技术问题在于将抗菌材料氧化亚铜(cu2o)与硼基cof复合，制得一种新型的纳米复合材料，并将其应用于抗菌领域。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种具有光致杀菌活性的含氧化亚铜共价有机框架的合成方法，其特点在于：首先将纳米cu2o粉末与1,4-苯基二硼酸(bdba)单体混合，再加入由aptes、二氧六环和甲苯构成的混合溶剂，超声混合均匀后密封反应体系，然后进行反应；反应结束后收集产品，洗涤过滤、真空干燥，即得到含氧化亚铜共价有机框架。具体包括如下步骤：

4、进一步地，纳米cu2o粉末、1,4-苯基二硼酸及混合溶剂的用量比为20～100mg：250mg：10ml。

5、进一步地，在混合溶剂中，aptes、二氧六环和甲苯的用量比为75mg：5ml：5ml。

6、进一步地，所述纳米cu2o粉末的粒径为50-100nm。

7、进一步地，所述洗涤过滤是在丙酮中进行超声洗涤后再进行过滤。

8、进一步地，所述真空干燥是在60～75℃真空烘箱中干燥24～48h。

9、本发明的有益效果体现在：

10、1、本发明所制备的含氧化亚铜共价有机框架可用于作为抗菌材料，具有高抗菌活性，且对耐药大肠杆菌也具有一定杀灭效果，对比抗菌动力学，该含氧化亚铜共价有机框架可以完成对细菌99％以上的灭杀。

11、2、本发明所合成的含氧化亚铜共价有机框架有效提升了纯硼基cof的光催化抗菌效率，对具有抗生素耐药性的细菌也具有良好的杀菌效率，且原料廉价易得。

12、3、本发明所合成的共价有机骨架结构的氧化亚铜具有良好的生物相容性和抗耐药性。

技术特征：

1.一种具有光致杀菌活性的含氧化亚铜共价有机框架的合成方法，其特征在于：首先将纳米cu2o粉末与1,4-苯基二硼酸单体混合，再加入由aptes、二氧六环和甲苯构成的混合溶剂，超声混合均匀后密封反应体系，然后进行反应；反应结束后收集产品，洗涤过滤、真空干燥，即得到含氧化亚铜共价有机框架。

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：纳米cu2o粉末、1,4-苯基二硼酸及混合溶剂的用量比为20～100mg：250mg：10ml。

3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：在混合溶剂中，aptes、二氧六环和甲苯的用量比为75mg：5ml：5ml。

4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述纳米cu2o粉末的粒径为50～100nm。

5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述洗涤过滤是在丙酮中进行超声洗涤后再进行过滤。

6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述真空干燥是在60～75℃真空烘箱中干燥24～48h。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述合成方法所制得的含氧化亚铜共价有机框架。

8.一种权利要求7所述含氧化亚铜共价有机框架作为光催化抗菌材料的应用。

技术总结
本发明公开了一种具有光致杀菌活性的含氧化亚铜共价有机框架及其合成方法，是首先将纳米Cu<subgt;2</subgt;O粉末与1,4‑苯基二硼酸单体混合，再加入由APTES、二氧六环和甲苯构成的混合溶剂，超声混合均匀后密封反应体系，然后进行反应，即得到含氧化亚铜共价有机框架。本发明所制备的共价有机骨架结构的氧化亚铜可用于作为抗菌材料，具有高抗菌活性，且对耐药大肠杆菌也具有一定杀灭效果，对比抗菌动力学，该共价有机骨架结构的氧化亚铜可以完成对细菌99％以上的灭杀。

技术研发人员：陈鹏鹏,张曦冉,周艺峰,聂王焰,徐颖,曾少华
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15