一种多孔碳材料的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种多孔碳材料的应用碳。此多孔碳材料通过稻壳碳化和氢氧化钠活化热处理后具有许多囊泡状大孔，该大孔的孔壁上还有微孔、介孔和/或大孔，可吸附临床样品中的头孢类抗生素。所述多孔碳材料应用于血培养中微生物的检测，能显著提高微生物检测的阳性检出率。

Application of a porous carbon material

The invention discloses an application carbon for porous carbon materials. After carbonization of rice husk and activation heat treatment with sodium hydroxide, the porous carbon material has many vesicle-like macropores, which are also microporous, mesoporous and/or macroporous, and can adsorb cephalosporin antibiotics in clinical samples. When the porous carbon material is applied to the detection of microorganisms in blood culture, the positive detection rate of microorganism detection can be significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种多孔碳材料的应用
本专利技术涉及一种多孔碳材料在生物样品中吸附抗生素的应用。
技术介绍
抗生素是某些如细菌、放线菌、真菌等微生物的代谢产物或合成的类似物，小剂量时对各种病原微生物有强力的杀灭或抑制作用。抗生素除用于医疗，还应用于生物科学研究、农业、畜牧业、水产及畜禽养殖和食品工业等方面。临床上多数抗生素用于治疗细菌感染性疾病。抗生素的过度使用，不仅会产生超级细菌，同时也会影响血液中微生物的检测。血培养为血流感染患者提供重要的诊治信息，对提高血流感染的治愈率有重要的意义。但在血培养过程中，由于事先应用了各种广谱抗菌药物，使得血液中的细菌受到抗菌药物的抑制作用而难以生长，导致培养的假阴性。故为了提高全自动血培养仪的阳性检出率，必须除掉血液中抗生素的干扰。头孢类抗生素为临床常用抗生素中的一种。因此，研究头孢类抗生素的去除问题，对于解决血培养中阳性检出率低的问题很有意义。去除抗生素的途径有很多，如氧化法，生物处理法，吸附法等。(1)氧化法主要是利用羟基自由基作为强氧化剂来氧化或矿化有机物。Hou等在Ultrasound-assistedheterogeneousFenton-likedegradationoftetracyclineoveramagnetitecatalyst一文中采用H2O2氧化技术，在1小时内实现了四环素93.6％的去除率。Michael等在Fatta-Kassinos.SolarFentonandsolarTiO2catalytictreatmentofofloxacininsecondarytreatedeffluents:Evaluationofoperationalandkineticparameters.一文中利用TiO2作氧化剂去除氧氟沙星，去除率达60％。氧化法虽然可将抗生素药物氧化降解为无毒物，但是在生物样品培养中，由于氧化剂对细菌的杀伤作用，故不能在生物样品培养中使用。(2)生物处理法主要包括活性污泥处理法、膜生物反应处理法。LiB,ZhangT等在Massflowsandremovalofantibioticsintwomunicipalwastewatertreatmentplants.Chemosphere一文中提出利用污泥中的细菌对抗生素的分解,达到取出的目的。但由于引入细菌，此法不能用于生物样品培养中。(3)吸附法是利用一些多孔的固体吸附材料，使溶液相中的一种或一类物质吸附到固相表面，从而实现对污染物的有效分离的方法。吸附法所用的吸附材料主要有:吸附树脂、离子交换树脂、无定形碳、伯胺化合物。US4,145,304和US5,314,229两篇专利中所述的吸附树脂和离子交换树脂的组合只对青霉素类(青霉素G，氨苄青霉素，甲氧西林)、氨基糖苷类(阿米卡星，庆大霉素)、大环内酯类(红霉素)和多烯类(两性霉素)等抗生素有好的吸附效果，并未给其他类别抗生素尤其是头孢类抗生素的吸附效果。美国专利5,162,229和美国专利8,911,962中所述的无定形炭对β-内酰胺类抗生素中的碳青霉烯类及头孢类抗生素吸附效果不佳。美国专利8,603,770和美国专利8,420,346中所述的伯胺化合物对β-内酰胺类抗生素(如碳青霉烯类)有吸附效果，并未给其他类别抗生素尤其是头孢类抗生素的吸附效果。综上所述，至今还没有很好的去除头孢类抗生素的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多孔碳材料的应用，特别是头孢类抗生素吸附应用以提高生物样品培养中细菌的阳性检出率，简化操作，提高效率，降低能耗，减少投资与污染。本专利技术一种多孔碳材料的应用，所述多孔碳材料吸附生物样品中的头孢类抗生素；所述多孔碳材料具有囊泡状大孔结构；所述囊泡状大孔的孔壁上具有大孔、微孔和/或介孔。所述囊泡状大孔优选的孔径为2-5μm。所述微孔优选孔径为0.4-1nm。所述多孔碳材料的微观形貌结构如图1所示，其具有囊泡状大孔结构。所述囊泡状大孔的直径不大于5μm。所述囊泡状大孔的孔壁上具有大孔、微孔和/或介孔。囊泡状大孔孔壁上的大孔孔径不大于500nm。专利技术人通过研究发现，通过采用本专利技术特定形貌与孔径分布的多孔碳材料即所具有的囊泡状大孔结构与多级孔结构及其孔径分布使其对头孢类抗生素的吸附效果明显。图2为所述多孔碳材料的EDS。通过EDS元素分析，除了碳元素以外，还有氧、硅、钠、钙、镁等元素。从表1为多孔碳材料的元素分析表中可得，碳元素占到了88.47％，氧元素占10.37％，其它可能有少量的硅、钠、钙、镁元素。其中，少量的钠元素可能来自氢氧化钠活化剂，其余元素可能来自稻壳基体。表1.多孔碳材料的元素分析表元素CO其他质量百分比88.4710.371.16图3为所述多孔碳材料的BET图。从图中可以看出，该多孔碳材料的比表面积Sm＝1192m2/g。采用生物质制备所述多孔碳材料。所述生物质包括稻壳。所述多孔碳材料的制备包括以下步骤：(1)碳化：将稻壳于100～500℃下保温碳化后，研磨，过80目筛；(2)活化热处理：将碳化后的稻壳与氢氧化钠混合，于600～900℃，在氮气或惰性气氛的保护下保温冷却后，洗涤；烘干研磨，过200目筛。将稻壳置于坩埚中，于马弗炉中进行碳化。稻壳碳化温度优选为300～500℃。稻壳碳化时间至少1小时。将碳化稻壳与氢氧化钠于坩埚内混合，于马弗炉中保温。保温时间优选为2～4h。所述碳化稻壳和氢氧化钠的质量比不高于10：1。所述生物样品包括血液，血浆，血清和唾液中的一种。所述头孢类抗生素包括：头孢曲松钠、头孢他啶、头孢吡肟、头孢哌酮钠舒巴坦钠中的一种或几种。所述多孔碳材料与培养基混合，吸附头孢类抗生素，于121℃灭菌；在无菌的条件下将生物样品加入所述培养基中，恒温培养。专利技术人将所述的自制备多孔碳材料和培养基依次放入培养瓶混合。并在121℃下进行高温灭菌。然后冷却至室温。以无菌操作将生物样品加入到上述冷却的培养瓶中，进行恒温培养。用中国专利文献公开的公开号为CN101403724A的压电全自动血培养仪进行全自动在线检测。若仪器报阳，表明抗生素已被此种多孔碳材料吸附到抑菌浓度以下，结果用Positive表示；若仪器报阴，结果用Negative表示。检测结果如表2，结果表明专利技术所述的多孔碳材料能快速有效的吸附和/或中和生物样品中的抗生素，尤其是头孢类抗生素，提高临床微生物的阳性检出率。表2含抗生素的血培养检出情况本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的多孔碳材料的应用相对于现有技术来说，不会杀灭生物样品中的细菌，也不会引入外来细菌，操作简便，效率高，能耗低，投资费用低，不产生二次污染，不会带来毒性更大或更难降解的污染物。所述多孔碳材料可选择性高效的吸附头孢类抗生素，可显著提高生物样品培养中细菌的阳性检出率。附图说明图1.多孔碳材料的SEM形貌结构图图2.多孔碳材料的EDS图图3为多孔碳材料的BET图图4为实施例2的空白对照瓶的相对频移(△F)—时间(t)曲线。图5为实施例2的多孔碳材料瓶的相对频移(△F)—时间(t)曲线。图6为实施例3的多孔碳材料瓶的相对频移(△F)—时间(t)曲线。图7为实施例3的多孔碳材料瓶的相对频移(△F)—时间(t)曲线。图8为实施例4的多孔碳材料瓶的相对频移(△F)—时间(t)曲线。图9为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔碳材料的应用，其特征在于：将该多孔碳材料用于吸附生物样品中的头孢类抗生素；所述多孔碳材料具有囊泡状大孔结构；所述囊泡状大孔的孔壁上具有大孔、微孔和/或介孔。

【技术特征摘要】
1.一种多孔碳材料的应用，其特征在于：将该多孔碳材料用于吸附生物样品中的头孢类抗生素；所述多孔碳材料具有囊泡状大孔结构；所述囊泡状大孔的孔壁上具有大孔、微孔和/或介孔。2.如权利要求1所述的多孔碳材料的应用，其特征在于：所述囊泡状大孔的直径不大于5μm；优选地所述囊泡状大孔的孔径为2-5μm。3.如权利要求1所述的多孔碳材料的应用，其特征在于：所述微孔的孔径为0.4-1nm。4.如权利要求1所述的多孔碳材料的应用，其特征在于：囊泡状大孔孔壁上的大孔孔径不大于500nm。5.如权利要求1所述的多孔碳材料的应用，其特征在于：所述多孔碳材料是由生物质制备而成。6.如权利要求5所述的多孔碳材料的应用，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：何凤姣，王佳佳，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43