一种硫化铜纳米材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种具有近红外吸收性能的硫化铜纳米材料制备方法以及其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的近红外光杀菌性能，属于金属纳米材料制备和生物医学应用领域,该硫化铜纳米材料的合成采用水浴法，反应条件温和，方法简单,通过对温度、pH和蛋白质用量的调节，成功制备出粒径均一，分散性好、在1000 nm左右有强吸收性能的硫化铜纳米材料,在980 nm近红外光照射下，该材料能有效地将近红外光转化成热能，可在数分钟内杀灭大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,该材料独特的光热杀菌能力、低廉的成本可为临床治疗皮肤病提供一个可供选择的治疗模式。

Preparation method and application of copper sulfide nano material

The invention discloses a near infrared absorption of copper sulfide nano material for the performance of the preparation method and its effect on Escherichia coli and Staphylococcus aureus in the near infrared sterilization performance, which belongs to the preparation of metal nanoparticles and biomedical applications, the synthesis of copper sulfide nano material by using water bath method, mild reaction conditions, simple method, by adjusting the temperature, pH and protein content were prepared successfully, uniform size, good dispersion, strong absorption of copper sulfide nano material properties in 1000 around nm, in 980 nm near infrared light irradiation, the material can be effectively converted into near infrared energy, but in a few minutes in the killing of Escherichia coli and Staphylococcus aureus, the cost of the material thermal sterilization ability, unique low can provide an alternative treatment mode for the clinical treatment of skin disease.

【技术实现步骤摘要】
一种硫化铜纳米材料的制备方法及应用
本专利技术涉及金属纳米材料制备和生物医学应用领域，具体涉及一种BSA-CuS纳米复合材料的制备方法及应用。
技术介绍
无论是在医药、食品、公共卫生还是其它等各个领域，细菌感染已经成为全世界面临的挑战。据不完全统计，全球食品行业由于细菌污染每年造成近6000亿美元的损失。在另一方面，很多患者死于术后细菌感染。根据世界卫生组织（WHO）的报告，中国每年有200万人死于细菌感染。目前，抗生素依然是临床用于治疗细菌感染的主要药物。它从发现至今已有将近100年的历史，能够非常有效地抑制细菌生长和繁殖。然而，抗生素大量的使用、滥用以及不正规的处理方式，导致了细菌变异，出现了耐药性。与此同时，地下水中检测到抗生素的存在，严重威胁着人们的生活和健康。抗生素的另外一个重要缺点是研制时间长，使用周期短，现存的抗生素只够人类使用10-20年。因此，研发一种新材料来代替抗生素杀灭细菌而又不产生耐药菌迫在眉睫。近年来，纳米材料由于其独特的理化性质受到越来越多的关注，许多纳米材料已被实验证实可用来杀灭细菌。主要包括银纳米粒子，金纳米粒子，各种金属氧化物和氧化石墨烯等。其中，银纳米粒子是应用最为广泛的一种材料。从古代开始就使用银碗、银杯子盛装食物防腐。然而，银纳米粒子的缺点是一旦暴露到空气或者水中，银离子就开始缓慢释放到环境中，并进行化学和生物之间的转化，对生态系统造成很大的危害。对大量有机体的毒性实验同样证明了很少量的银就会对身体造成很大的伤害。同时由于银胶体溶液是通过静电排斥原理来合成的，在机体内很不稳定，导致它的抗菌性能和分散性得到很大的消弱。另一方面，氧化石墨烯和金纳米材料也同样受到很大的关注。尽管它们在抗菌方面也具有很大的优势，然而机体对氧化石墨烯的不可降解性和未知毒性以及金昂贵的成本限制了它们在临床和实验室的进一步应用。硫化铜纳米材料，因其合成方法简单，成本低廉，生物相容性好等优点，正在成为纳米材料研究的焦点。硫化铜纳米颗粒中Cu2+d-d能级的跃迁，使其具有很强的近红外光吸收能力，可以很好地将光能转化为热能。我们合成的CuS纳米粒子平均粒径在50nm左右，可以很容易地黏附在细菌表面并进一步通过内吞作用进入到细菌内部。在近红外光照射下，产生的热量可以破坏细菌的细胞壁和细胞器，从最根源处直接导致细菌的凋亡。与抗生素的治疗相比，我们提供了一种简单、有效的近红外杀菌方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种BSA-CuS纳米复合材料的制备方法，应用于近红外杀菌，该杀菌方法使用的材料剂量低、成本低廉，杀菌效果明显，对生态和人体环境几乎没有影响。可用于对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的治疗。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：BSA-CuS纳米复合材料的制备方法制备过程包含如下步骤：(1)将5mL浓度为10mM的Cu(NO3)2溶液加到5mL浓度为5mg/mL牛血清白蛋白BSA溶液中，室温下搅拌30min，得到BSA和Cu2+结合物的混合液，溶液呈浅蓝色；（2）将步骤（1）所得的混合液的pH采用浓度为95%的硝酸溶液调至3.0，加入0.5ml浓度为0.2M的硫代乙酰胺溶液中，摇匀后溶液呈淡黄色，将上述溶液置于90℃恒温水浴锅中孵育1h，制得BSA-CuS纳米复合材料。BSA-CuS纳米复合材料的制备方法制备得到的BSA-CuS纳米材料在光热杀菌中的应用。BSA-CuS纳米材料在光热杀菌中的应用，包括以下步骤：一、配制新鲜金黄色葡萄球菌溶液和大肠埃希氏菌溶液，并调节细菌密度约为106CFU/ml；二、将24个10ml培养瓶分成abcd四组，分别编号a1-a6、b1-b6、c1-c6、d1-d6，a、b两组每个瓶子中分别加入2ml步骤一所得金黄色葡萄球菌溶液，c、d两组每个瓶子中分别加入2ml步骤一所得大肠埃希氏菌溶液，然后，a1中再加入PBS进行对照，在a2-a6中分别再加入2ml浓度分别为10ppm、20ppm、30ppm、40ppm、50ppm的BSA-CuS溶液，b1-b6、c1-c6、d1-d6分别再加入与a1-a6对应相同量的相同物质，设置a组和c组为不照射组，b组和d组为照射组；三、对步骤二中的abcd四组在37℃恒温孵化15min后，对照射组b、d用1.59W近红外激光照射20min，然后abcd四组的每个培养瓶中均补充2ml的细菌培养液后在37℃生化培养箱中继续孵化12h；四、重复步骤一至步骤三3次。本专利技术提供一种BSA-CuS纳米复合材料的制备方法及其应用具有以下有益效果：使用的杀菌剂量低、成本低廉，杀菌效果明显，对环境造成的压力小，可用于对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的处理。附图说明图1为本专利技术制备得到的BSA-CuS纳米复合材料的TEM图；图2为本专利技术制备得到的BSA-CuS纳米复合材料在进行近红外照射前后紫外光谱图；图3为本专利技术制备得到的BSA-CuS纳米复合材料在不同浓度下的光热转换折线图；图4为本专利技术制备得到的BSA-CuS纳米复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌在不同处理条件下琼脂平板杀菌效果图；图5为本专利技术制备得到的BSA-CuS纳米复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌在不同处理条件下溶液浑浊度对比图；图6为本专利技术制备得到的BSA-CuS纳米复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌在不同处理条件下溶液OD值曲线图；图7为本专利技术制备得到的BSA-CuS纳米复合材料对金黄色葡萄球菌在不同处理条件下流式细胞图；图8为本专利技术制备得到的BSA-CuS纳米复合材料对大肠埃希氏菌在不同处理条件下细菌SEM图；图9为本专利技术制备得到的BSA-CuS纳米复合材料对金黄色葡萄球菌在不同处理条件下细菌荧光显微镜图，绿色表示活菌，红色表示死菌。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。实施例一一种BSA-CuS纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将5ml浓度为10mM的Cu(NO3)2溶液加至5mL浓度为5mg/mL牛血清白蛋白BSA溶液中，室温下搅拌30min，得到生成有BSA-Cu结合物的BSA-Cu悬浊液，溶液颜色呈浅蓝色。（2）将步骤（1）所得的BSA-Cu悬浊液的pH采用浓度为95%的硝酸溶液调至3.0，加入0.5ml浓度为0.5M的硫代乙酰胺溶液，摇匀后溶液呈淡黄色。上述溶液置于90℃恒温水浴锅中自然孵育1h，制得BSA-CuS纳米复合材料。实施例二将实施例一所得的BSA-CuS纳米复合材料进行TEM表征，结果如图1所示，CuS纳米粒子的平均粒径在50nm左右。实施例三将实施例一所得的BSA-CuS纳米复合材料在近红外光照射前后分别进行紫外光谱检测，结果图2所示，制得的BSA-CuS纳米复合材料在近红外区都存在特征吸收峰，表明本专利技术合成的BSA-CuS纳米复合材料具有稳定的光热转化效率。实施例四将实施例一所得的不同浓度的BSA-CuS纳米复合材料进行光热转换实验，结果如图3所示，结果表明，BSA-CuS纳米复合材料均有升温现象，且BSA-CuS纳米复合材料的浓度越大，升温效果越好。实施例五配制新鲜金黄色葡萄球菌溶液和大肠埃希氏菌溶液，调节细菌密度约为106CFU/ml。在四个96孔板各个测试孔中加入50μl上述金黄本文档来自技高网...

【技术保护点】
BSA‑CuS纳米复合材料的制备方法，其特征在于：制备过程包含如下步骤： (1) 将5 mL浓度为10 mM的Cu(NO

【技术特征摘要】
1.BSA-CuS纳米复合材料的制备方法，其特征在于：制备过程包含如下步骤：(1)将5mL浓度为10mM的Cu(NO3)2溶液加到5mL浓度为5mg/mL牛血清白蛋白BSA溶液中，室温下搅拌30min，得到BSA和Cu2+结合物的混合液，溶液呈浅蓝色；（2）将步骤（1）所得的混合液的pH采用浓度为95%的硝酸溶液调至3.0，加入0.5ml浓度为0.2M的硫代乙酰胺溶液中，摇匀后溶液呈淡黄色，将上述溶液置于90℃恒温水浴锅中孵育1h，制得BSA-CuS纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的BSA-CuS纳米复合材料的制备方法制备得到的BSA-CuS纳米材料在光热杀菌中的应用。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：一、配制新鲜金黄色葡萄球菌溶液和大肠埃希氏菌溶液，并调节细菌密度约为106CFU/ml；二、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大鹏，周金飞，刘明焕，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：福建,35