一种核壳结构糖基化纳米银抗菌材料及其绿色制备方法技术

本发明专利技术公开了一种核壳结构糖基化纳米银抗菌材料及其绿色制备方法，所述核壳结构中，纳米银单质是核，糖基化涂层作为壳包裹在纳米银核外，所述糖基化涂层是甘露低聚糖糖基化涂层。首先将AgNO

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构糖基化纳米银抗菌材料及其绿色制备方法


[0001]本专利技术涉及一种制备核壳结构表面糖基化纳米银抗菌材料的绿色方法，属于有机/无机复合纳米材料领域。

技术介绍

[0002]近年来，随着环境及公共卫生问题的频繁凸现，人们对抗菌材料的需求逐年增大，抗菌功能产品具有广阔的市场前景。纳米银是一种新型无机抗菌材料，其具有抗菌广谱、无耐药性、渗透性强、高效、耐高温等优点，已成为目前研究最广泛的纳米无机抗菌材料。然而，由于纳米材料渗透性强，纳米贵金属细胞毒性问题使得其被实际应用存在诸多争议，要获得销售纳米银产品的批准变得越来越困难；此外，纳米材料表面能高，作为添加剂复配时纳米颗粒易团聚而不容易分散，导致其稳定性不佳，很难实际应用。上述抗菌纳米银行业的两大痛点问题严重限制了纳米银的广泛使用。
[0003]核壳结构有机/无机复合纳米银材料正是在解决上述行业痛点问题要求下应运而生，核壳结构有机/无机复合纳米银是在传统纳米银单质颗粒表面通过物理、化学等手段引入一层有机分子保护壳层，壳层厚度通常在几纳米至数十纳米之间，从而有效降低纳米银颗粒表面能，抑制纳米粒子团聚，有效起到增加纳米银分散稳定性的作用；并且在一定程度上壳层分子的特殊理化性质也赋予了核壳结构纳米银材料特殊的理化特性，从而使得材料具有特殊的功能。
[0004]然而，传统的核壳结构有机/无机复合纳米银的制备方法主要有两种，一种是AgNO3在还原剂及稳定剂(无机或有机小分子)共同作用下合成纳米银作为核，而后通过大分子层层自组装聚集的方法在纳米银核表面包覆形成壳层，或预先合成端基含Br的巯基功能分子，进而通过金属
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巯基成键化学反应在纳米金属核表面引入活性聚合引发剂Br端基，而后再进一步通过在金属核表面引发活性单体聚合反应形成大分子修饰的壳层。这类方法缺点明显，反应步骤多，功能分子化学合成、提纯繁琐，且大分子与纳米银核组装过程中反应体系稳定性差，纳米银容易团聚，目标产物收率极低；另一种是AgNO3与功能小分子在高温或一定pH条件下反应，通过小分子既作为还原剂制备纳米银核，同时又通过小分子自身在特定条件下氧化自聚合特性在纳米银核表面组装包覆形成壳层，从而一锅法制备核壳结构纳米银。例如专利文献CN201910037336.8此前报道了植物多酚单宁酸在pH较大的碱性溶液中，通过多酚分子还原以及氧化自聚合组装机理可一步法有效催化AgNO3还原反应制备核壳结构植物多酚修饰的纳米银。这类方法相对于前面方法步骤简单，只需要一步一锅法反应即可，但是一般小分子催化应动力不足，需要额外向体系提供能量使水溶液处于沸腾状态，如高温加热、微波、高能辐照等；或需要调节体系在特定酸碱条件下，如必须加入强碱弱酸盐、碱物质等使得反应体系成碱性，从而使得体系复杂，稳定性下降，并增加了核壳结构纳米银批量制备生产的成本。以上两类制备核壳结构纳米银的方法的缺陷限制了核壳结构纳米银进一步工业扩大化生产及应用。
[0005]糖是一种具有特殊生物学功效的分子，其在生命体中除了作为能量物质，主要以
糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖等糖缀合物形式装饰着细胞表面。一方面，作为植物细胞壁和动物细胞外基质的结构组分，其大量极性羟基可以为细胞提供保护屏障；更重要的是，糖作为细胞“身份”的重要标记物，其在细胞识别、粘附、信号传导中均发挥至关重要的作用。将功能糖分子引入纳米金属(金或银)合成体系，制备核壳结构表面糖基化纳米金属(金或银)，不仅能提高纳米金属(金或银)的分散稳定性、生物相容及生物安全性，且表面功能糖分子还赋予纳米金属(金或银)特殊的生物学特性。然而，目前现有制备方法仅仅实现了功能糖小分子以单分子层结构修饰于纳米金/银表面，而并非形成一定厚度的壳结构，高精度TEM显微镜看不到核壳结构，本质是实心纳米金或银单质核颗粒，这种结构不能有效对纳米金或银起到保护作用，对其安全性、稳定性提高效果也不明显。

技术实现思路

[0006]为克服现有核壳结构纳米银抗菌材料制备及应用技术中的不足，开发新型核壳结构糖基化纳米银抗菌功能新材料，本专利技术提出采用甘露低聚糖作为还原和稳定剂，室温(25℃
±
5℃)、纯水相、一锅法简单绿色制备核壳结构表面糖基化纳米银并对其抗菌性能做初步考察。
[0007]本专利技术提供了一种制备核壳结构表面糖基化纳米银抗菌材料的绿色方法，操作简单，反应条件温和，所制备的核壳结构表面甘露糖基化纳米银具有优异的抗菌性能，不仅对大肠杆菌E.coli、铜绿假单胞菌P.aeruginosa、金黄色葡萄球菌S.aureus等革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌有优异的抗菌功效，对难以杀灭的真菌如热带假丝酵母菌也有优C.tropicalis异的抗菌效果。且核壳结构表面糖基化纳米银还具有较低细胞毒性，生物安全性高、分散性高、稳定性强的诸多优点。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种核壳结构表面糖基化纳米银抗菌材料的制备方法，采用如下步骤：
[0010](1)将AgNO3溶解于纯水，甘露低聚糖溶于纯水溶液中；
[0011](2)将AgNO3水溶液加入至甘露低聚糖水溶液中，机械搅拌混合均匀；
[0012](3)将混合溶液25～80℃反应10～240min；
[0013](4)将步骤(3)中的反应液冷却至室温离心，收集沉淀物溶于纯水中，即得产物核壳结构糖基化纳米银Ag@CL。
[0014]优选地，AgNO3终浓度0.01～100mg/mL，甘露低聚糖浓度为0.01～500mg/mL。所述AgNO3与甘露低聚糖的质量比为1:1～100，随着甘露低聚糖与AgNO3质量比的提高，单质纳米银核直径逐渐降低，而其表面糖基化壳层厚度始终保持在5nm左右不变。
[0015]优选地，所述AgNO3与甘露低聚糖与的质量比优选为1:4，制得的核壳结构纳米银平均粒径为25～30nm，其中糖基化壳层厚度为5nm，纳米银核层直径20～25nm。
[0016]更优选地，所述步骤(3)反应温度为室温(25℃
±
5℃)，反应时间为120min。
[0017]另外，本专利技术还要求保护一种采用上述制备方法制备得到的核壳结构表面糖基化纳米银抗菌材料。
[0018]所述核壳结构表面糖基化纳米银抗菌材料中，纳米银单质是核，糖基化涂层作为壳层包裹在纳米银核外，所述糖基化涂层是甘露低聚糖糖基化涂层。
[0019]所述的核壳结构糖基化纳米银的平均粒径为10～105nm，其中纳米银核平均粒径5
～100nm，糖基化壳层平均厚度5nm。
[0020]另外，本专利技术还要求保护一种上述制备的核壳结构表面糖基化纳米银作为抗菌材料的应用。
[0021]优选地，所述菌为大肠杆菌E.coli、铜绿假单胞菌P.aeruginosa、金黄色葡萄球菌S.aureus和热带假丝酵母菌C.tropicalis。
[0022]最后，本专利技术还要求保护一种抗菌剂，该抗菌剂包含上述的核壳结构表面甘露糖基化纳米银。
[0023]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构糖基化纳米银抗菌材料，其特征在于，所述核壳结构中，纳米银单质是核，糖基化涂层作为壳包裹在纳米银核外，所述糖基化涂层是甘露低聚糖糖基化涂层。2.根据权利要求1所述的一种核壳结构糖基化纳米银抗菌材料，其特征在于，所述的核壳结构糖基化纳米银的平均粒径为10～105nm，其中纳米银核平均粒径5～100nm，糖基化壳层平均厚度5nm。3.一种核壳结构糖基化纳米银抗菌材料的绿色制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将AgNO3溶解于纯水中，甘露低聚糖溶解于纯水中；(2)将AgNO3水溶液加入至甘露低聚糖水溶液中，25～80℃，混合均匀搅拌反应10～240min；(3)将步骤(2)中的反应液离心，收集沉淀物溶于纯水中，即得产物。4.根据权利要求3所述的一种核壳结构糖基化纳米银抗菌材料的绿色制备方法，其特征在于，所述AgNO3与甘露低聚糖的质量比为1:1～100。5.根据权利要求3所述的一种核壳结构糖基化纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：方艳，蒋磊，G，
申请(专利权)人：泗阳糖宝新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：