一种噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法，该方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法


[0001]本专利技术涉及抗菌功能高分子材料领域，尤其涉及一种噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法。

技术介绍

[0002]在人类的生产、生活中，微生物可发挥其有益的作用，如：利用有益菌进行酿造（酒、醋、乳酪、酸奶等）、发面、部分抗生素的制造、水处理等。一方面，虽然全球医疗水平不断提高，但由病原体入侵引起的发病率和死亡率仍然居高不下。另一方面，随着全球人口增加，对粮食的需求也在不断增加，农业领域面临着各种问题，诸如全球气候变化给农作物带来的危害、自然资源的枯竭、环境污染以及真菌、细菌、病毒、线虫和昆虫等造成了作物的减产。为了保证农作物的安全生产，许多现代技术在农业上得到了广泛的应用，但由于农业是粮食生产的基础，因此仍存在一些问题。大多数传统杀虫剂在施用于作物后，会对作物产生有害残留，对人类健康和生态环境构成严重威胁。如一些抗菌材料：抗菌精油、无机杀菌剂、有机硫杀菌剂和传感抑制剂等。近年来研究人员通过开发新型、环保、低毒甚至无毒的抗菌剂预防微生物感染的研究引起了广泛的关注。据文献报道，虽然已经成功合成了农用抗菌材料，但能够同时提供营养物质和杀灭细菌材料的报道却很少。高分子抗菌材料与无机材料结合并用于农业方面，是目前发展最快的农作物增产技术之一。抑制、杀灭或维持作物产量中微生物的低含量对减少全球农业病害至关重要。
[0003]锌被认为是一种安全和有前途的抗菌物质，专利技术专利CN 109467636 A公开了一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶及其制备方法，在丙烯酸与丙烯酸羟乙酯共聚物水凝胶的制备中引入了锌离子，通过调控锌离子及丙烯酸的浓度，制备了聚合物水凝胶，其能够作为药物或化肥的载体，从而实现温控效应，如：利用昼夜温差，调节化肥在农田里的释放速率。专利技术专利CN 115850559 A公开了一种丙烯酸锌/类辣椒素共聚物的制备方法，使含类辣椒素的中间体与丙烯酸单体发生聚合反应，形成丙烯酸/类辣椒素预聚物；再将丙烯酸/类辣椒素预聚物、氢氧化锌以及单羧基有机酸混合，形成丙烯酸锌/类辣椒素共聚物；可将其作为成膜物制备出适用于海洋的防污涂料，该防污涂料可有效抑制和驱避海洋生物对船体的附着，减少船体污损，无公害、绿色环保。更重要的是，Zn
2+
具有无毒、低刺激性，不仅是人体必需的营养元素，也是农作物必需的营养元素，能促进植物茎和根的生长和发育。此外，Zn
2+
还具有抗真菌、病毒、细菌等优良特性。
[0004]一些研究也表明纳米尺度的形貌和尺寸对其抗菌性能有显著影响。纳米抗菌材料因其尺寸依赖性、有效的抗菌活性和独特的理化性质，在植物保护和营养方面表现出巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。专利技术专利CN 115870130 A公开了纳米抗菌涂层涂覆设备，将纳米抗菌涂层液均匀涂覆在保鲜膜上，涂覆效果好，保证了保鲜膜的质量。聚合物纳米粒子作为一种功能材料，由于具有比表面积大、粒径小、反应位点多等优点，其成为最具潜力的抗菌剂之一，为农业抗菌提供了新的突破口。此外，有研究还发现双活性聚合物的抗菌性能优于单一聚合物。
[0005]引起人类与动植物疾病的病原体有多种类型，因此，需要采取不同类型的抗菌剂抑制这些病原体的生长与繁殖。含氮和硫原子的噻唑类共聚物，具有富电子特性，有利于在生物体内通过非共价键相互作用与生物分子结合。特别是许多噻唑类抗感染药物的成功应用，充分证明了噻唑片段在抗菌领域的重要意义。此外，其已经被证实具有较优异的药理活性和生物活性。噻唑类化合物具有应用剂量小、相容性好、环境毒性低等优点，且对多种细菌和真菌具有优异的抑制作用，因此在工业、农业、医药等领域得到了广泛的应用。专利技术专利CN 113136003 A公开了一种含噻唑结构的抗菌苯丙乳液及其制备方法和应用，以苯乙烯和丙烯酸丁酯为原料，丙烯酸为亲水单体，5
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(甲基丙烯酰氧基
‑2‑
乙氧基氨基羰基)甲基噻唑（MEMT）为抗菌单体，合成了一系列不同含量的抗菌苯丙乳液（SA
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Mn），而最优抗菌乳液可用于制备水性抗菌涂料。同时研究了MEMT含量对乳液及胶膜理化性能的影响，并考察了这些薄膜的抗菌性能和抗菌持久性，并证明其抗菌性能来源于噻唑，但该材料功能较为单一。Zhu W等（Mechanical and antibacterial properties ofbenzothiazole
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based dental resin materials [J]. Journal of BiomaterialsScience, Polymer Edition, 2018, 29 (6): 635
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645.）将合成的含苯并噻唑的单甲基丙烯酸酯单体BTTMA作为抗菌剂掺入Bis
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GM/TEGDMA牙科树脂体系中，使用直接接触测试和琼脂扩散测试评估了含BTTMA的牙科树脂的抗菌活性，其可以赋予牙科树脂显著的抗菌活性。Campo AD等（Porous microstructured surfaces with pH
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Triggered antibacterial properties [J]. Macromolecular Bioscience, 2019, 19(8): 1900127.）设计合成了新的抗菌薄膜，其能够根据环境pH值的变化可逆地调节其杀菌性能。这些体系由多孔聚苯乙烯表面作为主要成分和含有pH敏感的噻唑和三唑基团的共聚物作为次要成分；位于表面的pH敏感基团可以在酸性pH下被部分质子化，增加了表面的正电荷密度和抗菌活性。该抗菌薄膜与菌悬液在酸性条件下仅孵育1 hr后，可将细菌杀死，而在pH=7.4时，部分粘附的细菌被去除。专利技术专利CN112279957 A公开了一种水性聚丙烯酸酯抗菌乳液及其制备方法和在涂料中的应用，是以水为溶剂将含异噻唑啉酮基单体与丙烯酸酯类单体通过预乳化、聚合、熟化和后处理等步骤得到的水性聚丙烯酸酯乳液，其分散性好、粒径分布均匀，且配伍稳定和相容性好，同时具有很好的抗菌性和耐霉菌性，抗细菌率大于99.9%，防霉等级可达0级；其可直接在水性涂料中作为杀菌剂应用，但与常用的水性涂料如聚丙烯酸、聚氨酯或环氧树脂等乳液复配使用时，含单一抗菌基团的抗菌性能明显降低。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、所得材料抗菌性能良好的噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法。
[0007]为解决上述问题，本专利技术所述的一种噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法，包括以下步骤：
⑴
将混合单体与去离子水按3~5：40~80的质量比混合后，依次加入分散剂、引发剂，混合均匀得到混合液；所述混合液在加热浴、匀速搅拌条件下进行聚合反应，得到反应液；所述反应液冷却至室温后，经过滤、透析，即得含噻唑单元抗菌纳米微球乳液；所述混合单体由下述质量百分比的单体组成：丙烯酸酯类疏水性共聚单体30%~50%、含噻唑结构的丙烯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法，包括以下步骤：
⑴
将混合单体与去离子水按3~5：40~80的质量比混合后，依次加入分散剂、引发剂，混合均匀得到混合液；所述混合液在加热浴、匀速搅拌条件下进行聚合反应，得到反应液；所述反应液冷却至室温后，经过滤、透析，即得含噻唑单元抗菌纳米微球乳液；所述混合单体由下述质量百分比的单体组成：丙烯酸酯类疏水性共聚单体30%~50%、含噻唑结构的丙烯酸酯类抗菌单体10%~30%、亲水性单体20%~40%和络合锌离子的前驱体丙烯酸类单体10%~20%；
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在所述含噻唑单元抗菌纳米微球乳液中泵入氧化锌氨水溶液，并在惰性气体保护下搅拌反应，得到反应乳液；所述反应乳液冷却至室温后，经离心洗涤、冷冻干燥，即得噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球。2.如权利要求1所述的一种噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法，其特征在于：所述步骤
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中丙烯酸酯类疏水性共聚单体是指甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或两种的组合；含噻唑结构的丙烯酸酯类抗菌单体是指甲基丙烯酸酯类噻唑或甲基丙烯酸酯类苯并噻唑；亲水性单体是指甲基丙烯酸二甲胺乙酯；丙烯酸类单体为甲基丙烯酸或丙烯酸。3.如权利要求1所述的一种噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法，其特征在于：所述步骤
⑴
中分散剂是指非离子型分散剂聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮，其添加量为混合单体质量的1~6%。4.如权利要求1所述的一种噻唑聚合物结合锌离子抗菌纳米微球的制备方法，其特征在于：所述步骤<...

【专利技术属性】
技术研发人员：何玉凤，朱新花，张亚苹，马志艳，孙祥斌，王荣民，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：