多金属氧酸盐掺杂氧化石墨烯复合材料及其在抗菌方面的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种多金属氧酸盐，其化学式为：[Cu(L)4][Cu(L)3(H2O)][Cu(L)(H2O)][P2Mo5O

【技术实现步骤摘要】
多金属氧酸盐掺杂氧化石墨烯复合材料及其在抗菌方面的应用


[0001]本专利技术属于功能化多酸
，具体涉及一种将具有良好抑菌效力的多酸化合物与改性的氧化石墨烯纳米片(GO)结合形成以GO为载体的多酸基复合材料，随后进行了抗菌应用方面的研究。该类体系不仅可以在生理pH条件下保护多酸分子不被分解，同时还可以提高其循环利用效率和生物效能。同时又对其实际应用潜力进行了探索，这为未来进一步的应用提供了有价值的参考。

技术介绍

[0002]近年来，非抗生素的抗菌物质越来越受到人们的关注。其中，纳米材料由于其独特的物理化学特性和优良的抗菌性能，是克服细菌耐药性和拓展其潜在应用中最有发展前景的材料。氧化石墨烯(GO)，一种由天然石墨化学剥离制成的新型2D纳米材料，它不仅拥有高的表面积
–
体积比和平面性，而且含有丰富的含氧基团如羟基、环羟基和羧基。这些含氧官能团能赋予GO纳米片高的亲水性并为与氨基的反应提供了可能性，并且因为氧化石墨烯具有较高的细菌毒性、较低的哺乳动物细胞毒性和其他良好的化学稳定性、较强的力学性能，在纳米复合材料、药物传递系统、组织工程等领域引起了广泛的研究兴趣，可以视为一种极有发展前景的新一代抗菌材料。最近，在GO上接枝聚合物制备功能化石墨烯的改性策略引起了广泛的关注。与纯净的GO相比，GO与聚合物连接表现出更高的稳定性。同时聚合物的功能化也大大提高了其的分散质量，这是因为新的空间位阻阻止了GO的团聚，并且不会破坏它的原始属性。基于相关的文献调研得知在用于改性GO的聚合物分子中，壳聚糖(CS)是在软体动物和甲壳类动物中发现的令人惊叹的原始生物材料之一。它能以非共价的结合方式改性氧化石墨烯，具有对环境友好的优势，是另一种最丰富的天然生物聚合物，常被用作复合材料制备中的粘合剂；同时具有无毒、不致敏性、生物降解性、生物相容性、低廉性、亲水性和抗菌活性等优点，此外还可作为稳定和传递治疗方案中用到的抗炎和水不溶药物的潜在平台。
[0003]多金属氧酸盐(简称多酸, POMs)，一种主要是阴离子和纳米尺寸的过渡金属
‑
氧团簇。因具有多样性的结构，广泛且可调谐的物理和化学特征让它们的生物用途变得非常令人感兴趣，这是一个不断出现但很少被探索的领域。由于其的生物和生化效应，包括抗肿瘤、抗病毒和抗菌性能，POMs和POM基体系被认为是未来很有前途的金属药物。特别是，POMs在治疗癌症、阿尔茨海默病、糖尿病以及与病毒和细菌相关的感染方面具有突出的生物学应用潜力。因此为了提高抗菌性能，了解多金属氧酸盐
−
改性的氧化石墨烯的抗菌机理，本申请采用超声辅助的自组装策略合成多功能纳米复合材料并进一步探究了其抗菌性能。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术缺陷，本专利技术目的在于提供一种多金属氧酸盐掺杂氧化石墨烯复合材料的合成，将具有良好抑菌效力的多酸化合物与改性的氧化石墨烯纳米片(GO)结合形
成以GO为载体的多酸基复合材料，随后进行了抗菌应用方面的研究。该类体系不仅可以在生理pH条件下保护多酸分子不被分解，同时还可以提高其循环利用效率和生物效能；此外又对其实际应用潜力进行了探索，这为未来进一步的应用提供了有价值的参考。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种多金属氧酸盐（即多酸化合物1），其化学式为： [Cu(L)4][Cu(L)3(H2O)][Cu(L)(H2O)][P2Mo5O
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]，L=吡唑；该多金属氧酸盐属于单斜晶系，P2(1)/n空间群，晶胞参数为：a = 14.7582(12)
ꢀÅ
，b = 21.6637(17)
ꢀÅ
，c = 16.5156(13)
ꢀÅ
，α = 90
°
，β = 110.2860(10)
°
，γ= 90
°
。
[0006]上述多金属氧酸盐的制备方法，其将含Cu(ClO4)2·
6H2O和吡唑的水溶液与Na2MoO4·
2H2O水溶液混合，在连续搅拌条件下调节pH值保持在3.0
‑
4.0，再搅拌反应30
‑
40 min，过滤，滤液放置在室温下，7
‑
10天后析出深蓝色透明条状晶体，即得多酸化合物1。
[0007]进一步的，Cu(ClO4)2·
6H2O、吡唑与Na2MoO4·
2H2O的摩尔比为1:2
‑
3:4。
[0008]进一步的，通过滴加浓H3PO4调节pH值保持在3.0
‑
4.0。
[0009]一种含上述多金属氧酸盐掺杂氧化石墨烯复合材料，其经下述步骤制备获得：1）制备多金属氧酸盐：2）制备GO纳米片粉末：3）制备壳聚糖修饰的氧化石墨烯GO@CS：将80
‑
100 mg 壳聚糖溶于1%乙酸溶液获得CS溶液；将80
‑
100 mg GO粉末均匀分散于50 mL水中，形成GO分散液；随后在搅拌下将GO分散液加入到CS溶液中并室温搅拌8
‑
10 h，经离心、洗涤、真空干燥得到壳聚糖修饰的氧化石墨烯GO@CS；4）制备多酸负载的复合材料：在分散良好的GO@CS的乙醇溶液中，加入80
‑
100 mg多酸化合物，随后在温度20
‑
25
ꢀ°
C下连续超声处理2
‑
3 h，然后继续搅拌1
‑
2 h；经离心、洗涤、真空干燥即得。
[0010]具体的，所述GO纳米片粉末经下述步骤制备获得：a）将石墨粉预氧化：把2.5 g P2O5、2.5 g K2S2O8和3.0 g石墨粉加入到浓H2SO4中，并在75
‑
85
°
C油浴下加热搅拌4
‑
5h，加热结束，冷却至室温，随后加入水并继续搅拌30
‑
40 min，过滤、干燥，获得预氧化物；b）将预氧化物在冰水浴下加入到120
‑
130 mL浓H2SO4中，然后加入14
‑
15 g的KMnO4并继续搅拌2
‑
3 h，随后在保持温度不超过35 o
C条件下加入水，再将所得悬浮液倒入大量水中，并加入30% H2O2直至颜色由深褐色变为黄色，静置，弃去上清液，然后加入400
‑
500 mL 1% 的盐酸，继续搅拌2 h，静置，弃去上清液，沉淀经洗涤、真空干燥即得。
[0011]本专利技术还提供了上述多金属氧酸盐掺杂氧化石墨烯复合材料在抗菌方面的应用。
[0012]本专利技术所述复合材料制备过程中，第一个步骤包括将GO的超声分散液在搅拌作用下滴加到壳聚糖的水溶液中，溶液中带高负电荷的GO纳米片能够与带正电荷的壳聚糖进行静电结合，促使改性的GO即GO@CS的形成。第二个步骤是在超声的协助下，将杂化的多酸化合物加入到上述得到的GO@CS溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多金属氧酸盐，其特征在于，化学式为： [Cu(L)4][Cu(L)3(H2O)][Cu(L)(H2O)][P2Mo5O
23
]，L=吡唑；该多金属氧酸盐属于单斜晶系，P2(1)/n空间群，晶胞参数为：a = 14.7582(12)
ꢀÅ
，b = 21.6637(17)
ꢀÅ
，c = 16.5156(13)
ꢀÅ
，α = 90
°
，β = 110.2860(10)
°
，γ= 90
°
。2.权利要求1所述多金属氧酸盐的制备方法，其特征在于，将含Cu(ClO4)2·
6H2O和吡唑的水溶液与Na2MoO4·
2H2O水溶液混合，在连续搅拌条件下调节pH值保持在3.0
‑
4.0，再搅拌反应30
‑
40 min，过滤，滤液放置在室温下，7
‑
10天后析出深蓝色透明条状晶体，即得。3.如权利要求2所述多金属氧酸盐的制备方法，其特征在于，Cu(ClO4)2·
6H2O、吡唑与Na2MoO4·
2H2O的摩尔比为1:2
‑
3:4。4.如权利要求2所述多金属氧酸盐的制备方法，其特征在于，通过滴加浓H3PO4调节pH值保持在3.0
‑
4.0。5.一种权利要求1所述多金属氧酸盐掺杂氧化石墨烯复合材料，其特征在于，经下述步骤制备获得：1）制备多金属氧酸盐：2）制备GO纳米片粉末：3）制备壳聚糖修饰的氧化石墨烯GO@CS：将80
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100 mg 壳聚糖溶于1%乙酸溶液获得CS溶液；将80
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙琳，李明雪，邢翠丽，刘泰宇，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：