本發(fā)明涉及一種氧化石墨烯-納米銀復(fù)合抗菌劑，尤其是一種用于材料抗菌改性共混的O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料。

背景技術(shù)：

人們在日常生活中不經(jīng)意間經(jīng)常接觸各種細(xì)菌和病毒，這些微生物在合適的濕度和溫度等生長環(huán)境下能夠迅速繁殖，并通過接觸傳播疾病，影響人們身心健康。因此研究方便實(shí)用，容易實(shí)現(xiàn)抗菌殺菌功能的長效低毒抗菌劑，創(chuàng)造健康衛(wèi)生的生活工作環(huán)境具有重要的意義。

納米銀是一類最具前景的納米材料，具有顯著優(yōu)于銀離子化合物的殺菌性能，但納米銀易團(tuán)聚的特性使其應(yīng)用范圍受到很大限制，一般在制備過程需加入大量保護(hù)劑。

例如，公開號為CN103371182的“一種兩次絡(luò)合納米銀聚體液態(tài)抗菌劑及其制備方法”的發(fā)明專利，該專利以納米含銀復(fù)鹽，用聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮作為分散，保護(hù)，穩(wěn)定成膜劑，用海波作為絡(luò)合和還原劑，制備了粒徑為3-5納米的納米銀細(xì)微粒子。然而納米銀保護(hù)劑一般不具有抗菌性，大量保護(hù)劑的加入限制了納米銀抗菌性能的發(fā)揮。

石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成為的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，氧化后的石墨烯具有準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)，其表面存在的大量含氧基團(tuán)，為其它顆粒的結(jié)合提供了有效位點(diǎn)。當(dāng)納米銀顆粒與氧化石墨烯復(fù)合時，這些位點(diǎn)及這種吸附能夠有效阻止納米銀顆粒團(tuán)聚。因此，以氧化石墨烯為基體負(fù)載銀納米銀顆粒制備抗菌復(fù)合材料一直是研究熱點(diǎn)。同時氧化石墨烯與納米銀存在協(xié)效抗菌，抗菌效果優(yōu)于同濃度氧化石墨烯或納米銀。

例如，公布號為CN104068058A公開的“一種氧化石墨烯抑菌復(fù)合材料的制備方法”以葡萄糖為還原劑，淀粉為穩(wěn)定劑采用一步還原法制備了氧化石墨烯抑菌復(fù)合材料，其工藝簡單，操作方便，反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)效率高，綠色、環(huán)境友好；制備的氧化石墨烯抑菌復(fù)合材料中，納米銀顆粒均勻地吸附在氧化石墨烯上，有效地提高了氧化石墨烯的抑菌性能，但該發(fā)明無法說明氧化石墨烯與納米銀是否存在協(xié)同抗菌效應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種低毒、安全、穩(wěn)定性和分散性好的氧化石墨烯-納米銀抗菌材料，并探討O-羧甲基殼聚糖與氧化石墨烯之間的比例與協(xié)同抗菌效應(yīng)。

上述目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

一種殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料，其特征在于：所述復(fù)合抗菌材料是由O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀和氧化石墨烯共混構(gòu)成，所述O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀是由納米銀核及其吸附在納米銀核表面的O-羧甲基殼聚糖外殼構(gòu)成，O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀均勻負(fù)載在氧化石墨烯表面，O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀與氧化石墨烯按質(zhì)量比為1:5-5:1。

其中，所述的O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀由硝酸銀與O-羧甲基殼聚糖混合溶液經(jīng)紫外光照射制備；所述O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料由O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀及氧化石墨烯在水溶液中通過自組裝法制備；所述O-羧甲基殼聚糖分子量為30000- 2000000；所述氧化石墨烯直徑為0.7-1.2 nm微米，單層率大于95%；所述O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀粒徑為2-20nm；所述O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料保存狀態(tài)為水溶液或冷凍干燥后的粉末。

上述一種殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料，相對于傳統(tǒng)抗菌材料的主要特點(diǎn)和優(yōu)越性在于：

氧化石墨烯特殊的準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)能有效的防止納米銀團(tuán)聚，氧化石墨烯表面大量存在的還原性羥基能有效減緩銀單質(zhì)的氧化，同時氧化石墨烯與納米銀存在協(xié)效抗菌，抗菌效果優(yōu)于同濃度氧化石墨烯或納米銀，經(jīng)微量肉湯法試驗(yàn)檢測：O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料對大腸桿菌的最小抑菌濃度為0.25 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為1 μ/mL，已經(jīng)達(dá)到了目前國內(nèi)外同類最好產(chǎn)品能達(dá)到的最低濃度限度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料微量肉湯稀釋法抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)菌種為大腸桿菌。

圖2是本發(fā)明殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料微量肉湯稀釋法抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)菌種為金色葡萄球菌。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

對比實(shí)施例1

對比實(shí)驗(yàn)例1為未與氧化石墨烯進(jìn)行自組裝的O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀，其制備方法如下：

將0.1%wt硝酸銀溶液與0.1%wt O-羧甲基殼聚糖溶液按體積比為5:95加入攪拌器，室溫下攪拌0.5h后置于4mL石英比色皿中，通氮?dú)?0s除盡空氣并密封。將石英比色皿置于272nm紫外燈5cm處照射至溶液呈金黃色。

將上述溶液高速離心取沉淀，并用50%wt乙醇洗滌兩次得到O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀。沉淀再次分散在超純水中，并超聲10min，即得O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀抗菌材料。

微量肉湯稀釋法最小抑菌濃度試驗(yàn)：

將大腸桿菌(ATCC11229)和金黃色葡萄球菌(ATCC6538)的菌種分別以劃線法接種到配置好的營養(yǎng)瓊脂上，置于恒溫培養(yǎng)箱中在下培養(yǎng)后，取典型的菌落移種到營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中，再次培養(yǎng)，用營養(yǎng)肉湯對菌懸液進(jìn)行稀釋，配制成10⁵CFU/mL細(xì)菌懸液備用。

選取滅菌的96孔聚苯乙烯板中并排的八個孔，每孔依次加入雙倍濃度的滅菌MH(B)完全培養(yǎng)基100μL、10⁵CFU/mL細(xì)菌懸液50μL和倍比稀釋后不同濃度的O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀抗菌材料50μL。此時第1孔至第8孔藥物濃度分別為16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125μg/ml。將96孔聚苯乙烯板置于37^o培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24h，用酶標(biāo)儀檢測630nm處各孔的OD值。

試驗(yàn)結(jié)果見附圖1、附圖2，O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀抗菌材料對大腸桿菌的最小抑菌濃度為1 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為2 μ/mL。

實(shí)施例1

實(shí)施一種O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料的技術(shù)方案，其所述O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料由氧化石墨烯與O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀在水溶液中自組裝制備。其所述O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀制備方法同對比實(shí)驗(yàn)例1。隨后O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀與氧化石墨烯按質(zhì)量比為5:1溶于超純水中，超聲處理10min，得到O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料。

相對于對比實(shí)施例1，實(shí)施例1加入氧化石墨烯能有效防止納米銀團(tuán)聚，分散性更好。

微量肉湯稀釋法最小抑菌濃度試驗(yàn)同對比實(shí)施例1。

試驗(yàn)結(jié)果見附圖1、附圖2，本實(shí)施例O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料對大腸桿菌的最小抑菌濃度為1 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為2 μ/mL，抑菌效果與對比實(shí)施例1相同。

實(shí)施例2

按照實(shí)施例1的工藝方法制備，實(shí)施例2的區(qū)別在于：O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀與氧化石墨烯按質(zhì)量比為3:3。

相對于實(shí)施例1，實(shí)施例3氧化石墨烯占比提高，分散性更好。

微量肉湯稀釋法最小抑菌濃度試驗(yàn)同對比實(shí)施例1。

試驗(yàn)結(jié)果見附圖1、附圖2，本實(shí)施例O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料對大腸桿菌的最小抑菌濃度為4 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為4 μ/mL，抑菌效果不及實(shí)施例1、對比實(shí)施例1，因此氧化石墨烯占比不宜過大。

實(shí)施例3

按照實(shí)施例1的工藝方法制備，實(shí)施例2的區(qū)別在于：O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀與氧化石墨烯按質(zhì)量比為2:4。

本實(shí)施例O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料分散性介于實(shí)施例1與實(shí)施例2之間。

微量肉湯稀釋法最小抑菌濃度試驗(yàn)同對比實(shí)施例1。

試驗(yàn)結(jié)果見附圖1、附圖2，O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料對大腸桿菌的最小抑菌濃度為0.25 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為1 μ/mL，抑菌效果優(yōu)于實(shí)施例1、對比實(shí)施例1，說明O-羧甲基殼聚糖包裹納米銀與氧化石墨烯按質(zhì)量比為2:4時兩者存在顯著的協(xié)同抗菌效應(yīng)。