一种pH响应型Mat@CS-Pro纳米胶囊防污剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种pH响应型Mat@CS

【技术实现步骤摘要】
一种pH响应型Mat@CS
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Pro纳米胶囊防污剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种环境友好的pH响应型Mat@CS
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Pro抑菌协同抗生物膜防污胶囊及其制备方法，属于海洋抑菌防污及纳米复合材料


技术介绍

[0002]海洋生物污损是一个世界性的问题，对我们的日常生活产生了巨大的影响，尤其是航运带来的经济损失和工程设备的安全风险。当材料浸于海水中后海洋中污损生物会附着于舰船底部，增加航行阻力、降低船速、多耗燃料，严重影响持续性使用，此外其还会加速金属腐蚀，缩短仪器设备的使用寿命甚至造成生物入侵等严重的生态破坏，对人类海洋方面的发展造成巨大影响。由于微生物膜的形成是后续大型污损生物附着固定的基本条件，因此将海洋防污转化成生物污损前期过程中的对抗菌、抗生物膜形成过程的研究是一种行之有效的防治生物污损的思路与方法。此外，由于细菌代谢产生的醋酸和乳酸等分泌物可使微环境的pH值降低至酸性，因此近年来基于pH响应型的防污涂料受到越来越多的关注并得到迅速发展。除此之外，材料表面形成的生物膜也是一个需要考虑的重要问题。
[0003]污损过程初期阶段为细菌和硅藻分泌粘液在海中洁净物体表面形成微生物粘膜，发展阶段为大型污损生物的幼体开始附着，种类和个体数不断增多，群落体积和质量不断增大，演替现象明显，一些个体密度大，生长迅速的种类成为群落的主导种；稳定阶段为生长期长、个体大的种类充分生长，排挤或覆盖了一些附着的中、小型种类，复杂和质量较大的群落种形成。因此生物膜形成为后续大型污损生物附着创造了条件，进而导致生物污损的形成。所以控制微生物膜的形成也是生物污损的一项必要条件。然而，当前国内外对于防污剂的研究重点主要集中在抗菌性能提升，而在提升杀菌作用的基础上，引入抑制生物膜能力的相关研究却鲜有报道。

技术实现思路

[0004]为了解决以上问题，本专利技术技术方案提出一种环境友好的pH响应型Mat@CS
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Pro纳米胶囊防污剂及其制备方法，以天然有机苦参碱(matrine,Mat)作为芯材，以天然高分子壳聚糖(chitosan，CS)作为壁材，通过微乳液聚合法制备CS包封Mat的微胶囊，并通过冷浴搅拌的方法将D
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脯氨酸(D
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Proline)固定到胶囊上，最终制备出高性能的智能pH响应抗菌/生物膜防污剂。绿色无毒的Mat@CS胶囊将提高抗菌剂Mat的稳定性，降低其碱性环境下变性的可能，使得微胶囊的杀菌效率实现最大化，通过CS的pH响应作用，使Mat及D
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Proline的释放更加智能、可持续化。首先以CS为水相，以Mat为油相，利用微乳液法制备O/W结构微胶囊。通过透射电子显微镜(TEM)分析不同pH下Mat@CS及Mat@CS
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Pro微胶囊的形态和尺寸。通过傅里叶红外光谱(FTIR)分析微胶囊的特征官能团并判断微胶囊成分。采用平板菌落计数法及荧光活/死菌检测分析负载D
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Proline前后的微胶囊的抑菌性能及抑制生物膜形成能力，并通过平板菌落计数法观察不同pH下的微胶囊杀菌情况，对负载D
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Proline的微胶囊进行不
同pH下释药率表征，综合分析微胶囊的pH响应长效杀菌机理。
[0005]本专利技术通过微乳液聚合法制备出具有pH响应性质的杀菌微胶囊，同时负载D
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Proline成功合成具有pH响应的抗菌和抗生物膜特性的防污胶囊。该Mat@CS
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Pro微胶囊具有优异的抗菌、抗生物膜和pH响应性能，其具备可稳定存在、智能控制释放、延长抗菌剂的使用寿命及对环境友好等功能，具有广泛的应用前景。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供一种环境友好的pH响应型Mat@CS
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Pro纳米胶囊防污剂的制备方法，所述制备方法包括：
[0008](1)将天然有机苦参碱(matrine,Mat)溶于含卵磷脂的无水乙醇中，制备油相；
[0009](2)将天然高分子壳聚糖(chitosan，CS)溶于无水乙酸制备水相；
[0010](3)通过微乳液法制备Mat@CS油/水(O/W)微胶囊，水相油相混溶后水相开始包覆油相，形成外壳为CS、核心为Mat的Mat@CS油/水(O/W)微胶囊；
[0011](4)取制备好的所述Mat@CS油/水(O/W)微胶囊与D
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Proline配制成水溶液，在冰水浴中进行搅拌，在去离子水溶液中经过透析袋透析过滤，然后冻干保存，由此得到所述pH响应型Mat@CS
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Pro纳米胶囊防污剂。
[0012]进一步地，步骤(1)所述的Mat量为10～40mg，所述含卵磷脂的无水乙醇浓度为20
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40mg/mL，优选为30mg/mL，体积为200～500μL。
[0013]进一步地，步骤(2)所述的CS量为5
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15mg，优选为10mg，乙酸水溶液(1％，v/v)，体积为10
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30mL，优选为20mL。
[0014]进一步地，步骤(3)所述的微乳液法为：分别取所述水相与油相，将所述油相缓缓加入到水相制备成分布均匀的微球，以100～400rpm的转速进行搅拌，搅拌时间为1～3h以上，在PBS磷酸盐缓冲溶液经过透析袋透析过滤，然后冻干保存，得到所述Mat@CS油/水(O/W)微胶囊。
[0015]进一步地，所述PBS磷酸盐缓冲溶液pH为7.4。
[0016]进一步地，所述水相为冰醋酸、CS、去离子水，所述油相为卵磷脂、无水乙醇、Mat。
[0017]进一步地，步骤(4)所述的Mat@CS胶囊质量为20～40mg，D
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Proline质量为10～20mg，Mat@CS油/水(O/W)微胶囊与D
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Proline的质量比为1
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5:1，优选为2:1；所加的去离子水溶液体积为10
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30mL，优选为20mL，在冰水浴中进行搅拌，搅拌转速为100～400rpm，搅拌时间为40～50h，优选为48h。
[0018]根据本专利技术的第二方面，提供一种环境友好的pH响应型Mat@CS
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Pro纳米胶囊防污剂，所述pH响应型Mat@CS
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Pro纳米胶囊防污剂采用根据以上任一方面的制备方法制备获得。
[0019]进一步地，所述pH响应型Mat@CS
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Pro纳米胶囊大致呈球形，粒径在200～500nm之间。该制备的胶囊具有智能pH响应性能，在海洋(碱性)条件下，CS能够充分维持内部Mat的抑菌活性，当微生物大量繁殖引起周围酸化后，微胶囊结构发生变化使Mat及D
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Proline释放，实现智能响应防污的目的。
[0020]根据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种pH响应型Mat@CS
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Pro纳米胶囊防污剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)将苦参碱溶于含卵磷脂的无水乙醇中，制备油相；(2)将壳聚糖溶于无水乙酸制备水相；(3)通过微乳液法制备Mat@CS油/水微胶囊，水相油相混溶后水相开始包覆油相，形成外壳为壳聚糖、核心为苦参碱的Mat@CS油/水微胶囊；(4)取制备好的所述Mat@CS油/水微胶囊与D
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Proline配制成水溶液，在冰水浴中进行搅拌，在去离子水溶液中经过透析袋透析过滤，然后冻干保存，由此得到所述pH响应型Mat@CS
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Pro纳米胶囊防污剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述苦参碱量为10～40mg，所述含卵磷脂的无水乙醇浓度为20
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40mg/mL，体积为200～500μL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述壳聚糖量为5
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15mg，乙酸水溶液体积比1％，体积为10
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30mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述微乳液法为：分别取所述水相与油相，将所述油相缓缓加入到水相制备成分布均匀的微球，以100～400rpm的转速进行搅拌，搅拌时间为1～3h以上，在磷酸盐缓冲溶液经过透析袋透析...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝湘平，张达威，闫卫路，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
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