本发明专利技术涉及一种光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料、制备及应用，涉及新材料领域。本发明专利技术细菌印迹海绵材料为聚二甲基硅氧烷海绵，具有相互连通的多孔结构；聚二甲基硅氧烷海绵表面固定有细菌印迹聚合物。制备方法为将模板浸没在聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂的混合物中，采用模板牺牲法合成多孔PDMS海绵。将具有光热性能的细菌印迹聚合物固定至PDMS海绵表面，还可将将趋化剂装载于海绵的多孔结构中。在目标细菌的识别过程中，趋化剂增强印迹材料的吸附容量和吸附选择性。本发明专利技术将细菌印迹聚合物的选择性识别性能与光热特性相结合，实现目标细菌的高选择性吸附与分离，并且实现耐药菌的选择性杀灭以及抗性基因的去除且保留有益细菌的存在。益细菌的存在。益细菌的存在。
【技术实现步骤摘要】
一种光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料、制备及应用
[0001]本专利技术涉及新材料领域，更具体地，涉及一种光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料、制备及应用。
技术介绍
[0002]随着微生物引起的感染和疾病的增多，如何清除和灭活病原菌一直是人类健康面临的严峻挑战。同时，各种抗生素的广泛使用增加了细菌向抗生素耐药菌(ARB)的进化，这些细菌已经广泛存在于废水等水生环境中。与许多易于降解的化学污染物相比，ARB可以在环境中持续存在并扩散，对人类的健康造成严重危害(H.Wang,S.Masters,Y.Hong,et al.Effect of disinfectant,water age,and pipe material on occurrence and persistence of Legionella,mycobacteria,Pseudomonas aeruginosa,and two amoebas.Environmental Science&Technology,2012,46(21):11566
‑
11574)。在城市地区，将处理过的废水引入城市水资源已成为普遍现象，随着废水处理后循环利用，ARB进入饮用水系统的风险提高，进一步导致人类接触的潜在风险显著增加。近些年，功能性细菌(有益菌)在废水的生物处理和环境保护方面发挥了重要作用(Q.Chen,Q.Ding,W.Li,et al.Enhanced treatment of organic matters in starch wastewater through Bacillus subtilis strain with polyethylene glycol
‑
modified polyvinyl alcohol/sodium alginate hydrogel microspheres.Bioresource Technology,2022,347:126741)，例如，枯草芽孢杆菌可以有效地降解和控制废水中的污染物，植物乳杆菌可以作为吸附剂去除废水中重金属和有机污染物。因此，在不伤害废水中有益菌的情况下，开发新的抗菌方法用于选择性地消除致病菌，尤其是ARB，为解决水体环境的生物污染的问题提供了新思路。
[0003]近年来，新研发出的一些抗菌方法已被用于选择性地消灭各种致病菌。第一种实现选择性消灭细菌的方法是设计能够识别细菌自然形状的特殊抗菌材料(L.Hui,J.Huang,G.Chen,et al.Antibacterial property of graphene quantum dots(both source material and bacterial shape matter).ACS Applied Materials&Interfaces,2016,8(1):20
‑
25)，例如，由于石墨烯量子点的表面高斯曲率与目标细菌的球形形状相匹配，该材料实现了对金黄色葡萄球菌的选择性杀伤；第二种方法是合成抗菌复合物，该复合物可以选择性地在兼性厌氧菌表面产生自由基，在近红外光的照射下通过自由基阴离子的光热特性选择性地杀死兼性厌氧菌(Y.Yang,P.He,Y.Wang,et al.Supramolecular radical anions triggered by bacteria in situ for selective photothermal therapy.Angewandte Chemie
‑
International Edition,2017,56(51):16239
‑
16242)；第三种方法是制备双功能材料，一部分材料用于选择性地识别革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌，另一部分材料用于杀灭细菌。抗生素、糖类和特定蛋白质通常被用作材料中的亲和部分，季铵盐、光敏剂和光热剂通常被用作材料中的抗菌部分。然而，上述方法中材料的选择性是有限的，仅限于某一类细菌。为了提高抗菌效果的选择性，抗体、适配体和噬菌体已被广泛用
于细菌的识别与分离，并用作亲和部分与抗菌材料相结合，但是仍然存在生产困难、成本高和稳定性差等问题(K.Yang,L.Zhang,Z.Liang,et al.Protein
‑
imprinted materials:Rational design,application and challenges.Analytical and Bioanalytical Chemistry,2012,403(8):2173
‑
2183)。作为一种模板引导的聚合技术，细菌印迹技术是以细菌为模板在交联聚合物中合成尺寸和形态与细菌互补的印迹空腔(S.A.Zaidi.Bacterial imprinting methods and their applications:An overview.Critical Reviews in Analytical Chemistry,2021,51(7):609
‑
618)。胶体压印、电聚合、溶胶
‑
凝胶、微接触压印以及皮克林乳液聚合等细菌印迹技术已成功用于细菌印迹聚合物的制备，为致病菌的快速识别提供了有效方法，但是由于细菌印迹中具有广谱杀菌特性的抗菌物质，在一定程度上也会导致有益菌的死亡。因此，开发一种能够选择性去除耐药菌，并且保留有益菌存在的新型材料具有重要意义。
技术实现思路
[0004]针对现有细菌选择性抗菌材料对目标细菌的吸附能力较低以及抗菌选择性不足等问题，本专利技术提供了一种光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料。将该材料利用细菌的趋化性在目标细菌的识别过程中增强传统细菌印迹材料的吸附容量和吸附选择性。该方法将细菌印迹聚合物的选择性识别性能与光热特性相结合，实现了细菌的高选择性吸附与分离，并且能够实现水体环境中耐药菌的选择性杀灭以及抗性基因的去除且保留有益细菌的存在。
[0005]根据本专利技术第一方面，提供了一种光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料，所述细菌印迹海绵材料为聚二甲基硅氧烷海绵，具有相互连通的多孔结构；所述聚二甲基硅氧烷海绵表面固定有细菌印迹聚合物，所述细菌印迹聚合物具有光热作用。
[0006]优选地，所述多孔结构中装载有趋化剂。
[0007]优选地，所述趋化剂为天冬氨酸溶液、甲硫氨酸溶液或异亮氨酸溶液。
[0008]优选地，所述多孔结构的孔径为100μm
‑
200μm。
[0009]按照本专利技术另一方面，提供了任意一项所述光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将模板浸没于聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂的混合物中，固化后，去除所述模板，得到具有多孔结构的聚二甲基硅氧烷海绵；
[0011](2)通过超声注入法，将细菌印迹聚合物固定到步骤(1)得到的聚二甲基硅氧烷海绵表面，所述细菌印迹聚合物具有光热作用，即得到所述光热选择性抗本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料，其特征在于，所述细菌印迹海绵材料为聚二甲基硅氧烷海绵，具有相互连通的多孔结构；所述聚二甲基硅氧烷海绵表面固定有细菌印迹聚合物，所述细菌印迹聚合物具有光热作用。2.如权利要求1所述的光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料，其特征在于，所述多孔结构中装载有趋化剂；优选地，所述趋化剂为天冬氨酸溶液、甲硫氨酸溶液或异亮氨酸溶液。3.如权利要求1所述的光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料，其特征在于，所述多孔结构的孔径为100μm
‑
200μm。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将模板浸没于聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂的混合物中，固化后，去除所述模板，得到具有多孔结构的聚二甲基硅氧烷海绵；(2)通过超声注入法，将细菌印迹聚合物固定到步骤(1)得到的聚二甲基硅氧烷海绵表面，所述细菌印迹聚合物具有光热作用，即得到所述光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料。5.如权利要求4所述所述光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)之后，将趋化剂注入到聚二甲基硅氧烷海绵的多孔结构中。6.如权利要求4所述所述光热选择性抗菌的细菌印迹海绵材料的制备方法，其特征在于，步骤(...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈先涛，杨柳倩，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。