一种纳米材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种纳米材料及其制备方法与应用，属于纳米材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种纳米材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料
，尤其涉及一种纳米材料及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]银金属具有的耐腐蚀性和抗菌性而被广泛应用
。
相较于银单质，银纳米粒子因其粒径较小，具有穿透细胞壁
、
改变细胞膜结构的能力，在同等体积下，银纳米粒子所具有的比表面积更大
、
银离子更多，抗菌性更强
。
但是其对哺乳细胞的毒性作用限制了在生物医药抗菌领域的应用，因此在设计和应用纳米银抗菌材料时需要考虑其生物安全性
。
银纳米粒子在一定浓度时会危害到人类健康，其毒性的可能机制包括：诱导活性氧
、
氧化应激
、DNA
损伤
、
细胞凋亡；影响银纳米粒子毒性作用的因素有：银纳米粒子的浓度
、
银元素存在状态
。
银纳米粒子的浓度越低，对哺乳细胞的毒性作用越弱
。
因此，在保证银纳米粒子的抗菌效果前提下，降低银纳米粒子浓度或减少银纳米粒子与细胞直接接触，是银纳米粒子应用于生物医药行业的一个重要的研究方向
。
[0003]此外，纳米银的抗菌效果受到环境因素的影响，如
pH
值
、
溶液中的离子浓度等，这可能会降低其抗菌性能
。
其次，纳米银具有较高的表面活性，容易与其他物质发生相互作用，从而影响其抗菌效果
。
并且长期使用纳米银抗菌材料可能导致微生物对其产生抗药性，从而降低其抗菌效果
。
[0004]而二氧化铈纳米粒子具有低成本和良好的生物安全性，是一种新型抗菌材料，其抗菌效果与其可变的氧化态相关
。
除了抗氧化性，二氧化铈纳米粒子也表现出促氧化行为，它可以诱发氧化应激，从而对癌症或细菌细胞表现出毒性
。
相比起二氧化铈金属氧化物，二氧化铈纳米粒子有更多的可能性与生物分子相互作用
。
当二氧化铈纳米粒子吸附在细菌膜表面，与细胞膜中层结合，干扰细胞呼吸作用
、DNA
复制
、
细胞分裂和增加细菌膜的表面积，从而达到抗菌效果
。
相关研究表明，从纳米材料中释放出来的铈离子可以与细菌膜上存在的蛋白质中的硫醇基团
(
‑
SH)
反应
。
而该类蛋白质通过细菌膜排出，具有营养物质运输的功能，铈离子和此类蛋白质中的硫醇基团结合会导致细菌膜的渗透性降低，从而导致细菌死亡
。
同时因二氧化铈所具有的立体萤石结构，会对细菌造成一定的物理伤害
。
但是，影响二氧化铈抗菌效果的因素较多，限制了其在抗菌剂中的应用
。
[0005]因此，需要研发一种具有较好
、
较稳定抗菌性的银
/
二氧化铈纳米颗粒：在降低纳米材料浓度
、
减少纳米粒子与细胞直接接触
、
降低纳米材料对哺乳细胞毒性的同时，保持较好的抗菌效果
、
抗菌稳定性和抗菌多样性，在新型抗菌剂领域有极高的应用价值
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种纳米材料及其制备方法与应用
。
其制备条件温和
、
环保，可工业化生产，制备出同时包裹银纳米粒子和二氧化铈纳米粒子的二氧化硅复合材料，降低对哺乳细胞的毒性，并能产生协同作用，在较低浓度下发挥
1+1
＞2的抗菌效果，抗菌作用稳定
、
持久，成本低
、
生物安全性高
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案，第一方面，本专利技术提供了一种纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)
混合银纳米粒子溶液和二氧化铈纳米粒子溶液，得到溶液
A
，将溶液
A
与无水乙醇混合，调节
pH
值为9‑
10
；
[0009](2)
加入十六烷基三甲基溴化铵
(CTAB)
溶液，超声，形成分散系；
[0010](3)
向步骤
(2)
所得分散系中加入四乙氧基硅烷
(TEOS)
，混匀反应，离心
、
洗涤，得到沉淀物，即为
SiO2包裹
Ag
和
CeO2的纳米材料
(
下文以
(Ag+CeO2)@SiO2纳米材料简称
)
；
[0011]分散系中物质的质量比关系范围为，银纳米粒子：二氧化铈纳米粒子：
CTAB
：
TEOS
＝
(0.7
‑
2.1)
：
(1.62
‑
1.72)
：
(9
‑
11)
：
(29.7
‑
36.3)。
[0012]选择的银纳米粒子和二氧化铈纳米粒子，分别具有一定的抗菌性，但抗菌原理不同，通过同时包裹在硅壳层中，使两种纳米粒子共同发挥作用
、
协同增效，在更低浓度下起到更好的抗菌效果
。
[0013]调节
pH
为9‑
10
再加入
CTAB
，使
CTAB
达到合适的电荷状态，自发组装分布在银纳米粒子和二氧化铈纳米粒子表面，形成胶束，使纳米粒子稳定地分散在体系中
、
不发生聚集
。pH
值太小或太大，
CTAB
胶束稳定性差，银纳米粒子和二氧化铈纳米粒子易聚成团，同时影响
TEOS
的包裹效果，出现大量空壳
。
[0014]以四乙氧基硅烷作为硅源，加入分散系中，在银纳米粒子和二氧化铈纳米粒子表面生成二氧化硅壳层，反应条件温和，产物纯度高
。
在特定银纳米粒子
、
二氧化铈纳米粒子
、CTAB
和
TEOS
比例下，二氧化硅能够同时包裹两种纳米粒子，生成均匀
、
稳定的球状
(Ag+CeO2)@SiO2纳米材料
。
其中，银纳米粒子比例过低，抗菌效果差；比例过高，包裹效果差
。
[0015]沉淀物中残留的
CTAB
具一定细胞毒性，可使用硝酸铵缓冲溶液洗涤除去，得到具有较好生物安全性的成品
。
成品可保存在乙醇中，更好保持其分散状态
。
[0016]通过上述步骤制备
(Ag+CeO2)@SiO2纳米材料，避免纳米粒子与细胞直接接触
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纳米材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
混合银纳米粒子溶液和二氧化铈纳米粒子溶液，得到溶液
A
，将溶液
A
与无水乙醇混合，调节
pH
值为9‑
10
；
(2)
向溶液
A
中加入十六烷基三甲基溴化铵溶液，超声，形成分散系；
(3)
向步骤
(2)
所得分散系中加入四乙氧基硅烷，混匀反应，离心
、
洗涤，得到沉淀物，即为所述纳米材料；所述分散系中银纳米粒子
、
二氧化铈纳米粒子
、
十六烷基三甲基溴化铵和加入四乙氧基硅烷的质量比为银纳米粒子：二氧化铈纳米粒子：十六烷基三甲基溴化铵：四乙氧基硅烷＝
(0.7
‑
2.1)
：
(1.62
‑
1.72)
：
(9
‑
11)
：
(29.7
‑
36.3)。2.
根据权利要求1所述钠米材料制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中，银纳米粒子的粒径为
10
‑
15nm
；优选地，所述银纳米粒子的制备步骤包括：向柠檬酸钠溶液中加入单宁酸，加热混匀，加入硝酸银反应生成固体，即为银纳米粒子
。3.
根据权利要求1所述纳米材料制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡萨尔斯梅卡达尔埃乌达尔，张宇萍，曾牡玲，柯苑君，唐洁，林轶超，梁丽华，李小芳，
申请(专利权)人：侨欧江门新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：