一种具有抗菌效果的MOF修饰材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及MOF杀菌材料，属于功能性新材料领域。一种具有抗菌效果的MOF修饰材料，微观层面上铁离子与单宁酸形成络合物、络合物对MOF材料进行表面修饰，形成具有抗菌效果的MOF修饰材料。在本技术方案中，复合材料微观层面三价铁离子与TA形成络合网络，协助UiO

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗菌效果的MOF修饰材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及MOF材料，尤其涉及一种具有抗菌效果的MOF修饰材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]长期以来，细菌、真菌及病毒等致病微生物的传播与感染，使得人类患病与死亡率升高。针对于此，人们采取抗生素来对抗细菌感染。但是，近年来，由于抗生素的滥用，耐药菌种越来越多，严重危害人类的健康。因此，发展非抗生素的杀菌疗法与抗菌材料使得细菌耐药性降低是我们急需解决的问题。
[0003]金属有机框架(MOF)是一种新型的纳米多孔晶体材料，有金属节点与有机配体构建形成。金属有机框架具有较高的表面积、可调控的孔结构以及丰富的配位不饱和金属位点等优势，使其在气体储存、分离科学、催化反应、电子器件与药物传递方面展现出巨大的应用前景。MOF本身毒性低、生物相容性高且功能易实现，因此成为抗菌材料的研究热点。然而尽管MOF材料在抗菌领域具有显著的结构优势，但迄今为止并没有发展出实用性的基于MOF 材料的抗菌产品。
[0004]因此，亟待发展有效的抗菌物质修饰的MOF材料，提高MOF材料的抗菌性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有抗菌效果的MOF修饰材料及其制备方法，实现基于MOF骨架的抗菌物质生产制备与应用。
[0006]技术方案
[0007]一种具有抗菌效果的MOF修饰材料，材料微观层面上铁离子与单宁酸形成络合物、络合物对MOF材料进行表面修饰，形成具有抗菌效果的MOF修饰材料。
[0008]进一步，所述MOF材料选自UiO
‑
66。
[0009]一种具有抗菌效果的MOF修饰材料的制备方法，步骤包括，
[0010]步骤I.配制含有MOF、FeCl3、TA(单宁酸)、碱性缓冲物质的碱性缓冲液溶液；
[0011]步骤II.将上述碱性缓冲液浸润基底材料，随后清洗基底材料后，重复本浸润
‑
清洗操作步骤；
[0012]步骤III.将浸润碱性缓冲液的基底材料烘干，获得具有抗菌效果的 MOF修饰材料。
[0013]进一步，步骤I中所述MOF选自UiO
‑
66。
[0014]进一步，步骤I中所述碱性缓冲物质选自三羟甲基氨基甲烷
‑
氯化氢 (Tris
‑
HCl)。
[0015]进一步，步骤I中碱性缓冲液溶液的pH＝8～9，优选为pH＝8.5
[0016]进一步，步骤I中MOF、FeCl3、TA的质量比为1：1～3：1～2。
[0017]进一步，步骤I中FeCl3的质量浓度为1～4mg/mL。
[0018]进一步，步骤I中所述基底材料选自纤维材料膜。
[0019]进一步，步骤II中所述重复本浸润
‑
清洗操作步骤的次数为8～15次。
[0020]进一步，步骤II中所述清洗操作的步骤包括：在超声条件下采用水、乙醇冲洗，将未反应或反应不稳定的铁离子、单宁酸与UiO
‑
66脱除，所得到的为UiO
‑
66纳米粒子组装均匀且稳定的复合材料。
[0021]进一步，金属有机框架纳米粒子UiO
‑
66制备方法包括：四氯化锆、对苯二甲酸、冰醋酸溶于DMF，高压反应釜内水热反应，获得UiO
‑
66。
[0022]有益效果
[0023]采用本专利技术所制备的具有抗菌效果的MOF修饰材料具有以下突出的有益效果：
[0024]1、本技术方案中，复合材料微观层面三价铁离子与TA形成络合网络，既可以协助UiO
‑
66粒子在表面快速组装，而且对MOF粒子具有“敏化”作用，摆脱了必须使用传统光敏剂实现光动力杀菌的困境，提高了粒子对模拟太阳光的利用效率，MOF材料的丰富组成与性质使其产生不同种类的活性氧 (ROS)同样可以赋予材料光动力抗菌能力。
[0025]2、本技术方案中，UiO
‑
66组分不仅可以提高光热转化效率，同时也可以作为光动力抗菌的材料基础，在模拟太阳光下产生ROS，实现光动力/光热力协同抗菌，赋予复合材料实用性的抗菌性质。
[0026]3、在传统光动力抗菌膜中，光敏剂是重要的构成要素，其在光照下可以产生活性氧(单线氧1O2)，从而促使细菌失活。然而光敏剂造价昂贵，易从材料表面脱附。本技术制备的金属有机框架@铁离子/单宁酸抗菌薄膜不依赖光敏剂，仅依靠复合膜本身性质即可展现出出众的杀菌活性。模拟太阳光下仅需20分钟，对试验细菌
‑‑‑
金黄色葡萄球菌与杀菌率即可达到98％以上。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例Fe@UiO
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66@TA医用口罩纤维膜表面组装过程示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例SEM图，其中(a)医用外科口罩、(b)Fe@TA/口罩纤维膜、(c)Fe@UiO
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66@TA/口罩纤维膜；
[0029]图3为本专利技术实施例医用外科口罩、Fe@TA/口罩纤维膜和Fe@UiO
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66@TA/ 口罩纤维膜模拟太阳光照射下的红外热成像照片(模拟日光光源)；
[0030]图4为本专利技术模拟太阳光下Fe@UiO
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66@TA光动力反应示意图；
[0031]图5为本专利技术实施例医用外科口罩、Fe@TA/口罩纤维膜和Fe@UiO
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66@TA/ 口罩纤维膜样品体外抗菌实验中金黄色葡萄球菌的代表性铺板照片；
[0032]图6为本专利技术金属有机框架@铁离子/单宁酸抗菌薄膜在改变金属有机框架纳米粒子浓度时在材料表面组装后效果图；
[0033]图7为本专利技术金属有机框架@铁离子/单宁酸抗菌薄膜在增加组装次数时在材料表面组装后效果图。
具体实施方式
[0034]下面结合具体实施例和附图1
‑
7，进一步阐述本专利技术。
[0035]以下实施例中，金属有机框架纳米粒子UiO
‑
66采用如下方法制备：所需金属盐为四氯化锆，配体选用对苯二甲酸，反应溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺。 53mg四氯化锆与34mg对苯二甲酸超声分散于溶剂中，加入少量冰醋酸。上述溶液注入高压反应釜，120℃下反应24h
后，自然冷却至室温。离心收集固体产物，利用溶剂N,N
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二甲基甲酰胺洗涤3次后，置于80℃真空干燥箱中干燥过夜。
[0036]实施例1金属有机框架@铁离子/单宁酸抗菌薄膜的制备
[0037]1)配制三羟甲基氨基甲烷
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氯化氢(Tris
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HCl)缓冲溶液，浓度为2mg/mL，盐酸溶剂将pH值调整至8.5。将金属有机框架UiO
‑
66与FeCl3·
6H2O、TA超声分散在溶剂中，UiO
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有抗菌效果的MOF修饰材料，其特征在于，微观层面上铁离子与单宁酸形成络合物、络合物对MOF材料进行表面修饰，形成具有抗菌效果的MOF修饰材料。2.如权利要求1所述的具有抗菌效果的MOF修饰材料，其特征在于，所述MOF材料选自UiO
‑
66。3.一种具有抗菌效果的MOF修饰材料的制备方法，其特征在于，制备方法的步骤包括：步骤I、配制含有MOF、FeCl3、单宁酸、碱性缓冲物质的碱性缓冲液溶液；步骤II、将上述碱性缓冲溶液浸润基底材料，随后清洗基底材料后，重复本浸润
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清洗操作步骤；步骤III、将浸润碱性缓冲溶液的基底材料烘干，获得具有抗菌效果的MOF修饰材料。4.如权利要求3所述的具有抗菌效果的MOF修饰材料的制备方法，其特征在于，步骤I中所述MOF材料选自UiO
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66。5.如权利要求3所述的具有抗菌效果的MOF修饰材料的制备方法，其特征在于，步骤I中所述碱性缓冲物质选自三羟甲基氨基甲烷
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【专利技术属性】
技术研发人员：郝凌婉，王胜男，刘梓尧，蒋如剑，
申请(专利权)人：山东第一医科大学山东省医学科学院，
类型：发明
国别省市：