一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的制备方法，包括：步骤1，将卟啉衍生物，锆盐，苯甲酸类小分子均匀分散至有机溶剂中，使用水热法制备得到金属有机框架结构；步骤2，将步骤1得到的金属有机框架结构清洗，再分散在溶解有多巴胺的tris-HCl缓冲溶液中，反应6～24小时，反应温度15～30℃，得到聚多巴胺包裹锆基金属有机材料。聚多巴胺可以有效改善颗粒在水中的分散性，有效提高了材料的利用率。该材料还可以吸收可见光升温并产生大量活性氧(ROS)来实现光热、光动力协同杀菌，可以在较低的自由基需求量下实现对细菌的有效杀伤。较低的自由基需求量下实现对细菌的有效杀伤。较低的自由基需求量下实现对细菌的有效杀伤。

【技术实现步骤摘要】
一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于生物材料
，具体涉及一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]在日常生活中，皮肤上出现伤口是一件十分常见的事情。而在伤口愈合的过程中，如果发生细菌感染，则会影响伤口愈合的速度，甚至会导致伤口无法愈合。而为了避免伤口的细菌感染，使用抗菌素是目前最为常见的治疗的方案。而抗菌素的大量使用，催生了耐药菌的产生。这些耐药菌可以无视大部分抗菌素的攻击，导致无药可用的现状，威胁人类的生命。因此，开发新的，快速的，有效的，非抗生素类的抗菌剂迫在眉睫。
[0003]光敏剂在光照条件下可以产生热量和自由基，目前，已经有很多光敏剂应用于皮肤病甚至是癌症的治疗。卟啉及其衍生物是目前最为常见的光敏剂。但是目前的光敏剂均为小分子，尤其是卟啉及其衍生物，具有较强的疏水性能，在水性条件下会发生明显团聚，造成荧光淬灭现象，降低光敏剂的利用率。
[0004]目前使用的光敏剂在光照条件下，无法产生足够的热量，单纯依赖产生的自由基无法实现对细菌的有效、快速杀灭，抗菌能力需要进一步提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料，聚多巴胺可以有效改善颗粒在水中的分散性，赋予材料较好的分散性，有效提高了材料的利用率。同时多巴胺包裹后，材料可以吸收可见光升温,大幅度提高材料的光热能力，并产生大量单线态氧，最终实现光热、光动力协同快速杀菌。可以有效杀灭细菌。
[0006]本专利技术的另一个目的是，提供一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的制备方法。
[0007]本专利技术的另一个目的是，提供一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料在皮肤表层伤口的应用。作为光敏性抗菌剂，实现光照下的快速、高效杀菌。
[0008]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0009]一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1，制备金属有机框架结构，将卟啉衍生物，锆盐，苯甲酸类小分子均匀分散至有机溶剂中，所述卟啉衍生物、锆盐、苯甲酸类小分子的质量比为1：(2～5)：(10～50)，所述有机溶剂与卟啉衍生物的质量比为(2～4)：1，使用水热法制备得到金属有机框架结构；
[0011]所述卟啉衍生物为中-四(4-羧基苯基)卟吩；
[0012]所述锆盐为氧氯化锆或氯化锆；
[0013]所述苯甲酸类小分子为苯甲酸或苯二甲酸；
[0014]所述有机溶剂为二甲基甲酰胺；
[0015]步骤2，将步骤1得到的金属有机框架结构清洗，再分散在溶解有多巴胺的tris-HCl(三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸)缓冲溶液中，所述缓冲溶液与所述金属有机框架结构的质
量比为100～1000：1，反应6～24小时，反应温度15～30℃，得到聚多巴胺包裹锆基金属有机材料；所述缓冲溶液的pH值为7～9，所述缓冲溶液的多巴胺浓度为0.5mg/ml～5mg/ml。
[0016]在上述技术方案中，所述步骤1，采用超声的方法将卟啉衍生物，锆盐，苯甲酸类小分子均匀分散至有机溶剂中，所述超声的频率为25KHZ～500KHZ。
[0017]上述技术方案中，所述步骤1，所述锆盐为8水合氧氯化锆。
[0018]上述技术方案中，所述步骤1，所述水热法的反应温度为90～130℃，反应时间为12～24h。
[0019]上述技术方案中，所述步骤1，所述水热反应在高压釜中进行。
[0020]上述技术方案中，所述步骤2，将步骤1得到的金属有机框架结构采用二甲基甲酰胺进行清洗。
[0021]一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]步骤1，制备金属有机框架结构，将中-四(4-羧基苯基)卟吩，8水合氧氯化锆，苯甲酸均匀分散至二甲基甲酰胺中，所述中-四(4-羧基苯基)卟吩、8水合氧氯化锆、苯甲酸的质量比为1：3：30，所述有机溶剂与中-四(4-羧基苯基)卟吩的质量比为3：1，使用水热法制备得到金属有机框架结构，所述水热法的反应温度为120℃，反应时间为24h；
[0023]步骤2，将步骤1得到的金属有机框架结构使用二甲基甲酰胺清洗3次，再分散在溶解有多巴胺的tris-HCl(三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸)缓冲溶液中，所述缓冲溶液与所述金属有机框架结构的质量比为20：1，室温下超声震荡避光反应12小时，得到聚多巴胺包裹锆基金属有机材料；所述缓冲溶液的pH值为8.5，所述缓冲溶液的多巴胺浓度为2mg/ml。
[0024]一种上述技术方案制备的聚多巴胺包裹锆基金属有机材料在抗菌、杀菌领域的应用。
[0025]一种上述技术方案制备的聚多巴胺包裹锆基金属有机材料在杀菌材料中的应用。
[0026]本专利技术的优点和有益效果为：
[0027]在金属有机框架结构表面修饰一层聚多巴胺，可以有效改善金属有机框架结构在水中的分散性，提高材料的利用率。同时由于聚多巴胺具有的较高的光热转换效率，修饰有聚多巴胺后，可以显著提高金属有机框架结构的光热转换能力。而同时，聚多巴胺的修饰也多大提高了金属有机框架的光动力效果。这主要是由于聚多巴胺与卟啉衍生物之间具有的π-π相互作用和电子的相互转移，进而降低了金属有机框架结构的能带隙，提高其在光照条件下产生自由基的能力。修饰有聚多巴胺后，材料的光吸收得到明显提高，使材料在光照下产生更多的热量和自由基。在光照条件下，材料产生的自由基和热量之间可以协同对细菌实现杀伤。最终实现，在一个相对较低的自由基浓度条件对细菌的有效杀伤。
[0028]本专利技术制备一种聚多巴胺包裹金属有机框架结构材料，在可见光照射下，会产生大量的热量和自由基，通过二者的协同作用，可以高效快速细菌，实现伤口附近的消毒。
[0029]制备得到的聚多巴胺修饰的金属有机框架结构具有较高的稳定性，生物相容性，具有作为伤口消毒剂的潜在的前景。同时制备方法简便易行，无有毒有害气体产生，经济环保，实施难度小，设备投入少，消耗资源少。
附图说明
[0030]图1为实施例3的XRD表征结果；
[0031]其中，A为：步骤1得到的金属有机框架结构，B为步骤2得到的聚多巴胺包裹锆基金属有机材料；
[0032]图2为实施例3得到的聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的TEM和元素分布图；
[0033]图2(A)为聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的TEM图；
[0034]图2(B)为聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的C的元素分布图；
[0035]图2(C)为聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的N的元素分布图；
[0036]图2(D)为聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的O的元素分布图；
[0037]图2(E)为聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的Zr的元素分布图；
[0038]图3为实施例3的步骤1得到的金属有机框架结构和步骤2得到的聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的分散性；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚多巴胺包裹锆基金属有机材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，制备金属有机框架结构，将卟啉衍生物，锆盐，苯甲酸类小分子均匀分散至有机溶剂中，所述卟啉衍生物、锆盐、苯甲酸类小分子的质量比为1：(2～5)：(10～50)，所述有机溶剂与卟啉衍生物的质量比为(2～4)：1，使用水热法制备得到金属有机框架结构；所述卟啉衍生物为中-四(4-羧基苯基)卟吩；所述锆盐为氧氯化锆或氯化锆；所述苯甲酸类小分子为苯甲酸或苯二甲酸；所述有机溶剂为二甲基甲酰胺；步骤2，将步骤1得到的金属有机框架结构清洗，再分散在溶解有多巴胺的三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中，所述缓冲溶液与所述金属有机框架结构的质量比为(100～1000)：1，反应6～24小时，反应温度15～30℃，得到聚多巴胺包裹锆基金属有机材料；所述缓冲溶液的pH值为7～9，所述缓冲溶液的多巴胺浓度为0.5mg/ml～5mg/ml。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1，采用超声的方法将卟啉衍生物，锆盐，苯甲酸类小分子均匀分散至有机溶剂中，所述超声的频率为25KHZ～500KHZ。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1，所述锆盐为8水合氧氯化锆。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1，所述水热法的反应温度为90～130℃，反应时间为12～24h。5.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴水林，韩冬琳，刘想梅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：