一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法，向锰盐、钨盐或钼盐溶液中加入还原剂溶液，混合均匀，调节pH值为4～8，然后于120～250℃下反应6h～18h，分离并烘干，得到二维金属氧化物；将二维金属氧化物分散在水和有机溶剂的混合溶液中，然后加入细菌营养提取物溶液和可溶性金属盐溶液，0℃～10℃下进行超声剥离0.5～6h，滤掉上清液，离心分离并烘干，制得插层型金属氧化物抗菌剂。本发明专利技术制备的插层型金属氧化物抗菌剂具有主动靶向吸附空气中微生物的作用，依靠缓释金属阳离子对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌进行彻底杀灭，其抗菌性能高效且效果持久，在抗菌领域中的应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法
本专利技术属于离子消杀型抗菌剂领域，特别涉及一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法。
技术介绍
细菌感染已导致许多健康问题，甚至导致全球数百万人死亡。特别是传统抗生素的过量使用导致细菌对抗生素的广泛耐药性，危及生命的感染和增加经济负担。抗药性细菌的不断上升的危险性为寻求新的抗菌治疗剂提出了迫切的需求。然而，传统的灭毒杀菌技术存在容易造成二次污染、毒副作用强、杀灭不彻底等缺点。金属阳离子(Ag、Cu、Zn)具有广谱抗菌作用，在抗菌领域中应用广泛。专利CN202010268064.5提供了一种抗菌PE收缩膜，将硝酸银负载于氧化石墨烯或氧化锌上从而制备抗菌PE膜；专利CN202010156954.7制备了一种含铜抗菌自清洁涂层，将打磨抛光后的基体浸泡在铜加工液中制备含铜抗菌自清洁涂层。虽然金属阳离子在抗菌领域中表现出应用潜力，但传统的金属阳离子抗菌剂对于杀菌用量高，生物安全性差。因此构建毒副作用低的抗菌剂仍是一大挑战。纳米二维金属氧化物具有优异的物理化学特性，比表面积大、生物相溶性好，与金属阳离子结合可以构建稳定金属阳离子缓释体系，能改善其灭毒杀菌效能。因此，开发制备工艺简单、性能高效、金属阳离子稳定缓释抗菌剂具有实际应用意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法，制备方法简单，易于放大生产，适用于杀灭空气中微生物污染物。为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：(1)向锰盐、钨盐或钼盐溶液中加入还原剂溶液，混合均匀，调节pH值为4～8，然后于120～250℃下反应6h～18h，分离并烘干，得到二维金属氧化物；(2)将二维金属氧化物分散到溶剂中，然后加入细菌营养提取物溶液和可溶性金属盐溶液，0℃～10℃下进行超声剥离后，滤掉上清液，离心分离并烘干，制得插层型金属氧化物抗菌剂。本专利技术进一步的改进在于，锰盐为硝酸锰或硫酸锰，钨盐为钨酸钠或钨酸铵，钼盐为钼酸钠或钼酸铵。本专利技术进一步的改进在于，锰盐、钨盐或钼盐溶液的浓度为1mol/L～3mol/L。本专利技术进一步的改进在于，还原剂溶液的浓度为3mol/L～6mol/L；锰盐、钨盐或钼盐溶液与还原剂溶液的体积比为1:1。本专利技术进一步的改进在于，还原剂为谷胱甘肽、半胱氨酸、半胱氨酸盐酸盐与双氧水中的一种或几种。本专利技术进一步的改进在于，溶剂为水与有机溶剂的混合溶液，或溶剂为水。本专利技术进一步的改进在于，有机溶剂为乙醇、二甲基亚砜与二甲基甲酰胺中的至少一种；混合溶液中的水与有机溶剂的体积比为1:1～1:4。本专利技术进一步的改进在于，细菌营养提取物为酵母提取物与牛肉膏提取物中的至少一种。本专利技术进一步的改进在于，细菌营养提取物溶液浓度为0.1～10mg/mL。本专利技术进一步的改进在于，可溶性金属盐为硝酸铜、氯化铜、乙酸铜、硝酸钴、氯化钴、硝酸锌、氯化锌、乙酸锌与氯金酸中的至少一种，可溶性金属盐溶液的浓度为0.1mmol/L～1mmol/L。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：由于锰盐，钨盐与钼盐易合成比表面积大，生物相容性好的二维纳米材料，并且此类二维材料易于吸附细菌，在液相剥离的条件下易于产生氧缺陷从而提高抗菌性能。所以，本专利技术通过锰盐、钨盐或钼盐中的金属阳离子和细菌营养提取物插层改变金属氧化物层间距和电子结构、配位环境，引入表面缺陷位点制备了功能薄层二维纳米金属氧化物抗菌剂，氧缺陷能促进氧气活化生成活性氧物种，协同金属阳离子有效杀菌，该制备方法简单、成本低，易于放大。本专利技术制备的抗菌剂先通过层间营养物质和缓释的金属阳离子正电荷主动靶向吸附空气中的微生物，金属阳离子攻破细菌膜，进入胞内与细菌内的酶和蛋白反应，同时金属氧化物产生的活性氧物种进入胞内损伤DNA和降解胞内谷胱甘肽(GSH)，加剧细菌死亡，提高杀菌效率。该插层型金属氧化物抗菌剂使用量低，具有抗菌效率高、持久性长、广谱杀菌性、良好的生物安全性等优点。具体实施方式以下是具体实施例对本专利技术作详细的说明。以下所举实施例仅用于解释本专利技术，而非用于限制本专利技术的范围。本专利技术通过金属阳离子插层法制备了具有主动靶向吸附的二维纳米抗菌剂。本专利技术的一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法包括以下步骤：(1)二维金属氧化物合成：将1mol/L～3mol/L的锰盐、钨盐或钼盐溶液加入高压反应釜中，加入还原剂溶液(还原剂为谷胱甘肽、半胱氨酸、半胱氨酸盐酸盐、双氧水中的一种或几种，还原剂溶液的浓度为3mol/L～6mol/L)，混合均匀，用醋酸或氨水调节pH值为4-8，然后于120℃～250℃水热反应6～18h，离心分离，25℃～100℃烘干，得到二维金属氧化物。其中，锰盐、钨盐或钼盐溶液与还原剂溶液的体积比为1:1。(2)抗菌剂制备：将二维金属氧化物分散在水和有机溶剂的混合溶液中，然后加入0.1mmol/L～1mmol/L可溶性金属盐溶液和和0.1～10mg/mL的细菌营养提取物溶液，于0℃～10℃超声剥离0.5h-6h，捞出样品干燥，制得插层型金属氧化物抗菌剂。其中，金属盐可以为硝酸铜、氯化铜、乙酸铜、硝酸钴、氯化钴、硝酸锌、氯化锌、乙酸锌与氯金酸中的一种或几种，细菌营养提取物为酵母提取物(ELB)或者牛肉膏(BLB)中的一种。有机溶剂为乙醇、二甲基亚砜与二甲基甲酰胺中的至少一种，水和有机溶剂的混合溶液中的水与有机溶剂的体积比为1:1～1:4。细菌营养提取物购自OXOID。本专利技术的一种插层型金属氧化物抗菌剂应用于杀灭空气中的细菌。本专利技术制备的一种插层型金属氧化物抗菌剂通过平板计数法进行抗菌效率(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)测试，以实验组和空白对照组菌落数的比率表征抗菌活性。其中，测试条件：细菌作用浓度2.0×105CFU/mL，抗菌剂用1mg/mL，培育温度37℃，杀菌时间30min。下面为具体实施例。实施例1(1)将100mL的1mol/L钼酸铵溶液和100mL3mol/L谷胱甘肽水溶液混匀，采用醋酸调节pH＝4，水热120℃反应18h，离心洗涤，25℃烘干，制得MoOx。(2)将步骤(1)中MoOx分散到水中，形成50mL10mg/mL的分散液，加入1mL0.1mmol/L硝酸铜溶液和1mL0.1mg/mLELB溶液，于0～10℃下机械剥离0.5h，捞出样品于80℃干燥，制得Cu@ELB@MoOx即为插层型金属氧化物抗菌剂。实施例2(1)将100mL3mol/L钼酸铵水溶液和100mL6mol/L半胱氨酸水溶液混匀，采用醋酸调节pH＝4，水热250℃反应6h，离心洗涤，100℃烘干，制得MoOx。(2)将步骤(1)中MoOx分散到水中，形成50mL10mg/mL的分散液，加入1mL1mmol/L硝酸锌溶液和1mL10mg/mLELB溶液，于0～10℃下机械剥离5h，捞出样品于80℃干燥，制得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)向锰盐、钨盐或钼盐溶液中加入还原剂溶液，混合均匀，调节pH值为4～8，然后于120～250℃下反应6h～18h，分离并烘干，得到二维金属氧化物；/n(2)将二维金属氧化物分散到溶剂中，然后加入细菌营养提取物溶液和可溶性金属盐溶液，0℃～10℃下进行超声剥离后，滤掉上清液，离心分离并烘干，制得插层型金属氧化物抗菌剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向锰盐、钨盐或钼盐溶液中加入还原剂溶液，混合均匀，调节pH值为4～8，然后于120～250℃下反应6h～18h，分离并烘干，得到二维金属氧化物；
(2)将二维金属氧化物分散到溶剂中，然后加入细菌营养提取物溶液和可溶性金属盐溶液，0℃～10℃下进行超声剥离后，滤掉上清液，离心分离并烘干，制得插层型金属氧化物抗菌剂。


2.根据权利要求1所述的一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法，其特征在于，锰盐为硝酸锰或硫酸锰，钨盐为钨酸钠或钨酸铵，钼盐为钼酸钠或钼酸铵。


3.根据权利要求1所述的一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法，其特征在于，锰盐、钨盐或钼盐溶液的浓度为1mol/L～3mol/L。


4.根据权利要求3所述的一种插层型金属氧化物抗菌剂的制备方法，其特征在于，还原剂溶液的浓度为3mol/L～6mol/L；锰盐、钨盐或钼盐溶液与还原剂溶液的体积比为1:1。


5.根据权利要求1所述的一种插层型金属氧化物抗菌剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇，高琴，姜柳，王震宇，曹军骥，
申请(专利权)人：中国科学院地球环境研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61