本發(fā)明涉及一種提高納米二氧化鈦分散性能的方法，尤其涉及采用一種/多種極性分子對(duì)納米二氧化鈦實(shí)現(xiàn)非共價(jià)鍵包覆，有效改善其分散性能的方法，并涉及改性可提升修飾納米二氧化鈦抗菌綜合性能的策略和方法。

背景技術(shù)：

在自然界（空氣、水、土壤以及各種物體表面、人體體表及與外界相通的體腔，等）均廣泛存在種類繁多、數(shù)量龐大的微生物病原菌。其中，威脅人類健康的有害細(xì)菌也為數(shù)巨大,造成潛在危害乃至危及生命安全。每年因細(xì)菌傳染而致死的人數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)，給人類健康及家庭幸福帶來(lái)重大損失。迄今為止，抗菌材料是解決這一問(wèn)題的最有效手段之一。因其防霉效應(yīng)好、活性高，殺菌能力強(qiáng)、殺菌效果迅速、熱穩(wěn)定性好，長(zhǎng)期使用對(duì)人體亦無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，納米TiO₂被廣泛作為綠色、環(huán)境友好型的抗菌材料使用。此外，納米TiO₂多相光催化多種污染物均顯示了良好的結(jié)果，因此，基于納米TiO₂的光催化也成為一種理想的環(huán)境治理策略。新型納米TiO₂抗菌材料的構(gòu)建和研制已成為 21世紀(jì)材料與環(huán)境、材料與醫(yī)學(xué)結(jié)合的重要研究方向之一。

金屬氧化物的表面衍生作用有助于在其表面引入螯合官能團(tuán)，從而影響其光催化活性。研究表明，含硫化合物、含氨基或羥基等螯合劑均可影響半導(dǎo)體材料如TiO₂的能帶位置,使導(dǎo)帶移向更負(fù)的位置。納米TiO₂極性強(qiáng)、粒子表面能高，因而極易團(tuán)聚,在水及有機(jī)介質(zhì)中很難分散，降低了有效作用面積, 影響了納米TiO₂的光降解性能，在實(shí)際應(yīng)用中受到較大限制。因此,有必要對(duì)納米TiO₂進(jìn)行化學(xué)修飾,改變粉體表面可潤(rùn)濕性,增強(qiáng)其在溶劑介質(zhì)中的界面相容性,從而有效改善其分散性。納米TiO₂的改性方法有：表面沉積貴金屬、摻雜過(guò)渡金屬離子、復(fù)合其它半導(dǎo)體、表面光敏化和表面整合及衍生作用等，但上述修飾方法存在操作繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)、成本較高等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決納米TiO₂的溶劑中分散性及抗菌活性關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題，擬在其表面非共價(jià)鍵包覆極性分子，有效解決了納米TiO₂分散性差、易團(tuán)聚從而導(dǎo)致的抗菌活型較差等實(shí)際問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：

a．稱取1～1000 mg的納米TiO₂，加高純水20～500 ml，超聲分散0.5～10小時(shí)；

b．稱取6～6000 mg的極性分子，包括水溶性纖維素、β-環(huán)糊精或者其衍生物、殼聚糖其中的一種或多種，再加入5～200 ml高純水，超聲分散10～30分鐘使其完全溶解或分散，得極性分子水溶液或水分散液；

c．將步驟b所得極性分子水溶液轉(zhuǎn)移至由步驟a制備的TiO₂分散液中，然后用高純水定容至1000 ml，再進(jìn)行超聲分散處理，時(shí)間為0.5～8小時(shí)。

優(yōu)選地，所述水溶性纖維素為果膠或者樹(shù)膠。

優(yōu)選地，所述β-環(huán)糊精衍生物為羥丙基-β-環(huán)糊精或者羥乙基-β-環(huán)糊精或者羧甲基-β-環(huán)糊精。

本發(fā)明的益處在于針對(duì)納米TiO₂的非共價(jià)鍵包覆和抗菌性能提出了新的思路，為其抗菌活性的改善提供了一種簡(jiǎn)便、有效的方法。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

殼聚糖包覆修飾納米TiO₂的制備

取25 mg納米TiO₂于1000 ml容量瓶中，加高純500 ml，超聲分散2~4小時(shí)。

取150 mg殼聚糖于燒杯中，加入200 ml高純水，超聲20分鐘使殼聚糖完全溶解得殼聚糖水溶液。

將第二步所制取的殼聚糖水溶液轉(zhuǎn)移至第一步所制備的納米TiO₂分散液中，用高純?nèi)ルx子水洗滌燒杯3次左右，一并轉(zhuǎn)移至該容量瓶中，然后繼續(xù)用高純?nèi)ルx子水定容。將該容量瓶超聲分散處理3小時(shí)，得濃度為25 ppm 的納米TiO₂分散液。

具體配方如下：

納米TiO₂ 25mg

殼聚糖 150mg

高純水 200ml

實(shí)施例二：

水溶性纖維素包覆修飾納米TiO₂的制備

取50 mg納米TiO₂于1000 ml容量瓶中，加高純水500 ml，超聲分散2~4小時(shí)。

取250 mg水溶性纖維素于燒杯中，加入200 ml高純水，超聲20分鐘得水溶性纖維素水溶液。

將第二步所制取的水溶性纖維素水溶液轉(zhuǎn)移至第一步所制備的納米TiO₂分散液中，用高純?nèi)ルx子水洗滌燒杯3次左右，一并轉(zhuǎn)移至該容量瓶中，然后繼續(xù)用高純?nèi)ルx子水定容。將該容量瓶超聲分散處理3小時(shí)，得濃度為50 ppm 的納米TiO₂分散液。

具體配方如下：

納米TiO₂ 50mg

水溶性纖維素 250mg

高純水 200ml

實(shí)施例三：

羥丙基-β-環(huán)糊精包覆修飾納米TiO₂的制備

取200 mg納米TiO₂于1000 ml容量瓶中，加高純水500 ml，超聲分散2~4小時(shí)。

取500mg羥丙基-β-環(huán)糊精于燒杯中，加入200 ml高純水，超聲20分鐘得羥丙基-β-環(huán)糊精水溶液。

將第二步所制取的羥丙基-β-環(huán)糊精水溶液轉(zhuǎn)移至第一步所制備的納米TiO₂分散液中，用高純?nèi)ルx子水洗滌燒杯3次左右，一并轉(zhuǎn)移至該容量瓶中，然后繼續(xù)用高純?nèi)ルx子水定容。將該容量瓶超聲分散處理3小時(shí)，得濃度為200 ppm 的納米TiO₂分散液。

具體配方如下：

納米TiO₂ 200 mg

羥丙基-β-環(huán)糊精 500mg

高純水 200ml

實(shí)施例四：

水溶性纖維素聯(lián)合殼聚糖包覆修飾納米TiO₂的制備

取500 mg納米TiO₂于1000 ml容量瓶中，加高純水500 ml，超聲分散2~4小時(shí)。

取200mg水溶性纖維素和50mg殼聚糖于燒杯中，加入200 ml高純水，超聲20分鐘得水溶性纖維素殼聚糖水溶液。

將第二步所制取的水溶性纖維素殼聚糖水溶液轉(zhuǎn)移至第一步所制備的納米TiO₂分散液中，用高純?nèi)ルx子水洗滌燒杯3次左右，一并轉(zhuǎn)移至該容量瓶中，然后繼續(xù)用高純?nèi)ルx子水定容。將該容量瓶超聲分散處理3小時(shí)，得濃度為500 ppm 的納米TiO₂分散液。

具體配方如下：

納米TiO₂ 500 mg

水溶性纖維素 200mg

殼聚糖 50mg

高純水 200ml

分散液抑菌實(shí)驗(yàn)：

通過(guò)微量肉湯稀釋法確定殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物光催化抑菌效果

96孔板中每孔加入100μl用LB肉湯稀釋的系列抗菌藥物，濃度為25ppm的納米二氧化鈦復(fù)合物作為實(shí)驗(yàn)組，生理鹽水作為陰性對(duì)照組。再在已加入抗菌藥物的孔中每孔加10μl稀釋的菌懸液，以使接種后96孔板中每孔的菌含量約為5×105 cfu/ml。將波長(zhǎng)為365nm，功率為20w的近紫外燈作為激發(fā)光源，于（35±2）℃ CO2恒溫培養(yǎng)箱中孵育24 h后，用微量移液器混勻孔內(nèi)細(xì)菌，取5μl加入995μl生理鹽水中，作200倍稀釋，再?gòu)囊严♂尩木鷳乙褐腥?μl加入995μl生理鹽水中作200倍稀釋，以此類推，必要時(shí)可做3個(gè)梯度，再分別取5μl不同稀釋倍數(shù)的菌懸液加入血瓊脂平板，用L型玻棒涂布均勻，于（35±2）℃ CO2恒溫培養(yǎng)箱中孵育過(guò)夜后選取適當(dāng)稀釋度的細(xì)菌進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，最終推算得出經(jīng)首個(gè)24h培養(yǎng)箱孵育后每孔的菌含量，并取相應(yīng)對(duì)數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌均和銅綠假單胞菌假單胞菌均有抑菌性。

殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物促動(dòng)物創(chuàng)面愈合實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)面制備

Wistar大鼠成功麻醉后，將其俯臥位固定于手術(shù)臺(tái)上，于背部標(biāo)記一直徑為2cm圓形區(qū)域，背部剪毛皮膚處行碘伏消毒后，用剪刀沿著標(biāo)記線剪除全層皮膚直至深筋膜，形成相應(yīng)的圓形創(chuàng)面。再次用碘伏消毒,生理鹽水沖洗，拭干。創(chuàng)面均用無(wú)菌凡士林覆蓋，每日換藥后均更換無(wú)菌敷料。創(chuàng)面制備后，為防止大鼠出現(xiàn)創(chuàng)面感染，每只大鼠每日均行肌注慶大霉素，連續(xù)注射3天。

創(chuàng)面處理

每日上午9點(diǎn)至10點(diǎn)，對(duì)每只大鼠進(jìn)行創(chuàng)面換藥及給藥處理。采用20ml無(wú)菌注射器向創(chuàng)面滴注的方式，對(duì)3組大鼠分別予以殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物組（濃度為25ppm），殼聚糖組，生理鹽水對(duì)照組進(jìn)行滴注，使藥物浸潤(rùn)整個(gè)創(chuàng)面為宜，量約0.25ml每個(gè)創(chuàng)面。并采用3x3cm無(wú)菌紗布小塊充分潤(rùn)濕，覆蓋于創(chuàng)面，外用無(wú)菌輔料包扎，膠布固定。

觀察指標(biāo)

觀察創(chuàng)面的肉芽顏色、有/無(wú)水腫發(fā)白、分泌物的量、有/無(wú)化膿。痊愈：創(chuàng)面全部愈合，無(wú)痂下積膿等假性愈合現(xiàn)象。顯效：創(chuàng)面面積縮小范圍>75%，無(wú)膿性分泌物，肉芽組織新鮮，顏色鮮紅；有效：創(chuàng)面面積縮小范圍>25 %，無(wú)膿性分泌物或膿性分泌物明顯減少，肉芽組織色紅；無(wú)效：創(chuàng)面面積縮小范圍< 25 % ，創(chuàng)面膿性分泌物無(wú)明顯減少，肉芽組織色暗,創(chuàng)面無(wú)明顯縮小趨勢(shì)。創(chuàng)面痊愈時(shí)間，是指創(chuàng)面達(dá)95％以上愈合的天數(shù)。創(chuàng)面愈合率＝（ 原始面積—未愈合面積）/原始面積x100％。分別于傷后第3天，第7天和第13天觀察創(chuàng)面情況并照相，用計(jì)算機(jī)圖像分析系統(tǒng)（CAD軟件）計(jì)算創(chuàng)面未愈合面積，然后計(jì)算各創(chuàng)面愈合率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

創(chuàng)面痊愈時(shí)間：殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物組及殼聚糖組平均創(chuàng)面痊愈時(shí)間較生理鹽水組縮短（差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05）。殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物組平均創(chuàng)面痊愈時(shí)間較生理鹽水組明顯縮短（差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.01）。殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物組平均愈合時(shí)間較殼聚糖組縮短（差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＞0.05）。

創(chuàng)面愈合率：各組于傷后第3、7、13天進(jìn)行創(chuàng)面愈合率比較，其中第3天、7天、13天殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物組及殼聚糖組創(chuàng)面愈合率大于生理鹽水組，其中以殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物組最大（差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05）。殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復(fù)合物組創(chuàng)面愈合率大于殼聚糖組（差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＞0.05）。

本發(fā)明不限于實(shí)施例的范圍，凡是能夠非共價(jià)鍵包覆修飾納米二氧化鈦的工藝，均在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。