CN110294865B - 一种具有疏水性的生物医用抗菌剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物医用抗菌领域。一种具有疏水性的生物医用抗菌剂，按照重量计，将1‑3份有机硅单体加入50ml烧杯中，并加入10份溶剂，超声30min并搅拌10min；将5份石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂置于50ml烧杯中，并加入10溶剂，超声30min；将有机硅单体的溶液加入到制备的石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液中，搅拌90min；将制备的疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液在室温下冷却、干燥得到抗菌性及疏水性良好的生物医用抗菌剂。

Description

一种具有疏水性的生物医用抗菌剂
技术领域
本发明涉及生物医用抗菌领域。
背景技术
随着社会的进步，医学的发展，导管在医学领域得到了广泛的应用。各种导管在使用中面临的一个普遍问题是在植入机体中容易发生感染，对于长期留置导管所产生的感染尤为严重。这种感染，一方面延长了病人的康复时间、增加了并发症发生的几率，另一方面也造成了医疗费用的增加和医疗资源的浪费。为避免各种感染的产生，并降低患者费用，就需要从源头上解决这一难题，即赋予导管自身持久、优良的抗菌性能，减少感染的发生。
传统的抗菌导管加工工艺主要是赋予导管表面抗菌性，如：浸渍于抗菌剂溶液中，使导管表面具有抗菌剂；将导管进行表面处理，化学接枝抗菌剂。这些抗菌导管在使用中耐洗涤性差、抗菌时间短，无法满足患者长期留置导管的需求。而新型的抗菌导管加工工艺主要是将抗菌剂与导管原料硅橡胶进行共混，以使导管表面和内部均存在抗菌性。新型无机抗菌剂-石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂与硅橡胶的相容性不好，影响抗菌剂在硅橡胶中的均匀性，进而影响其抗菌性能和缓释性能。针对上述问题，本专利选用了一种具有和硅橡胶单体相似结构的有机硅单体甲基三乙氧基硅烷为改性剂，对石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂进行疏水改性，使抗菌剂均匀分布在硅橡胶内，实现抗菌剂在硅橡胶中的相容性和分散性，提高其抗菌性和缓释性，解决石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂与生物医用硅橡胶相容性差的缺陷，达到高效抗菌，减少感染的发生。克服石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂面临的问题，拓宽其在生物医用方面的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够均匀分散于生物医用硅橡胶中的长效抗菌剂。
本发明所采用的技术方案是：一种具有疏水性的生物医用抗菌剂，按照如下的步骤进行
步骤一、按照重量计，将1-3份有机硅单体加入50ml烧杯中，并加入10份溶剂，超声30min并搅拌10min；
步骤二、将5份石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂置于50ml烧杯中，并加入10溶剂，超声30min，每份重量与步骤一相同；
步骤三、将步骤一制备的有机硅单体的溶液加入到步骤二制备的石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液中，搅拌90min；
步骤四、将步骤三制备的疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液在室温下冷却、干燥得到抗菌性及疏水性良好的生物医用抗菌剂。
作为一种优选方式：步骤一中所述的有机硅单体为甲基三乙氧基硅烷（C7H18O3Si），其结构式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
。
作为一种优选方式：步骤一中所述的溶剂为乙醇。
作为一种优选方式：步骤二中所述的石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂，其制备方法为：用“自上而下”的方法通过水热反应制备石墨烯量子点；用化学还原法在60℃下合成纳米银；利用静电吸附将石墨烯量子点包覆在纳米银颗粒表面，经过洗涤、过滤、干燥得到石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂。
作为一种优选方式：步骤二中所述的溶剂为蒸馏水。
所述疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂，其制备流程为：
作为一种优选方式
Figure DEST_PATH_IMAGE002
：所述石墨烯量子点，其粒径大小为5nm。
作为一种优选方式：所述的纳米银，其粒径大小为20nm。
本发明的有益效果是：本发明中疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂作为抗菌主要成分，石墨烯量子点利用其丰富的含氧官能团，一方面诱导氧化应激引起杀菌，另一方面将抗菌高效的纳米银与有机硅单体相连达到硅烷化处理效果。生物医用导管的基体材料是硅橡胶，硅橡胶内含Si-O键，本质属于有机高聚物，而石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂为无机材料，利用有机硅单体将无机材料硅烷化处理得到表面含Si-O键石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂。利用相似相容原理，硅烷化的石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂能很好地分散在硅橡胶中，充分发挥其抗菌高效性。另外所述石墨烯量子点的原料是石墨，所用原料价格低、来源广泛，有效地降低了抗菌剂的成本；所述石墨烯量子点的制备过程的前期阶段，用了经典的Hummers法，实验过程较为安全，所用药品均无毒，不会对环境造成危害；所述疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银的制备过程，使用硅烷偶联剂对石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂进行表面改性，工艺简便；所述硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂亲油性好、生物相容性好、细胞毒性低、化学稳定性强；所述溶剂为无水乙醇，降低对环境的污染，达到环境友好型。
附图说明
图1为在培养基中，只加入大肠杆菌，在培养24h后大肠杆菌的菌落数;
图2为在培养基中加入大肠杆菌和疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂后，培养24h后大肠杆菌的菌落数。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1
称取1g有机硅单体甲基三乙氧基硅烷，将其加入50ml烧杯中，然后加入10ml无水乙醇，在室温下超声30min，在水浴锅里常温搅拌搅拌10min，得到有机硅单体的醇溶液。
称取将5g石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂置于50ml烧杯中，并加入10ml蒸馏水，超声30min，得到石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂的分散液。
将有机硅单体的溶液缓慢加入到石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液中，室温下搅拌90min，洗涤、干燥、过滤得到疏水烷基化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂。
实施例2
称取2g有机硅单体甲基三乙氧基硅烷，将其加入50ml烧杯中，然后加入20ml无水乙醇，在室温下超声30min，在水浴锅里常温搅拌搅拌10min，得到有机硅单体的醇溶液。
称取将4g石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂置于50ml烧杯中，并加入10ml蒸馏水，超声30min，得到石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂的分散液。
将有机硅单体的溶液缓慢加入到石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液中，室温下搅拌90min，洗涤、干燥、过滤得到疏水烷基化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂。
实施例3
称取3g有机硅单体甲基三乙氧基硅烷，将其加入50ml烧杯中，然后加入30ml无水乙醇，在室温下超声30min，在水浴锅里常温搅拌搅拌10min，得到有机硅单体的醇溶液。
称取将3g石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂置于50ml烧杯中，并加入10ml蒸馏水，超声30min，得到石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂的分散液。
将有机硅单体的溶液缓慢加入到石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液中，室温下搅拌90min，洗涤、干燥、过滤得到疏水烷基化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂。
图1中，在未添加抗菌剂时，大肠杆菌的菌落（黑色）几乎布满整个培养基，说明在此过程中，大肠杆菌的生长未收到抑制，相反在图2中，当加入了疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂，培养24h后，细菌的菌落数明显大幅度减少，表明疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂对大肠杆菌的生长起到了抑制作用，大肠杆菌的生长繁殖在此过程中受到制约，表明疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂能够有效抑制细菌生长。

Claims (3)

1.一种具有疏水性的生物医用抗菌剂，其特征在于：按照如下的步骤进行
步骤一、按照重量计，将1-3份有机硅单体与10份溶剂混合，搅拌使混合均匀，形成有机硅单体溶液，有机硅单体为甲基三乙氧基硅烷C7H18O3Si，其结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤二、按照重量计，将5份石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂与10份溶剂混合，搅拌使混合均匀，形成石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液，本步骤中每份重量与步骤一中 每份重量相同，所述的石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂，其制备方法为：用“自上而下”的方法通过水热反应制备石墨烯量子点；用化学还原法在60℃下合成纳米银；利用静电吸附将石墨烯量子点包覆在纳米银颗粒表面，经过洗涤、过滤、干燥得到石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂，所述石墨烯量子点，其粒径大小为5nm，所述的纳米银，其粒径大小为20nm；
步骤三、将步骤一制备的有机硅单体溶液加入到步骤二制备的石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液中，搅拌使混合均匀，形成疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液；
步骤四、将步骤三制备的疏水硅烷化石墨烯量子点包覆纳米银抗菌剂分散液在室温下冷却、干燥得到抗菌性及疏水性良好的生物医用抗菌剂。
2.根据权利要求1所述的一种具有疏水性的生物医用抗菌剂，其特征在于：步骤一中所述的溶剂为乙醇。
3.根据权利要求1所述的一种具有疏水性的生物医用抗菌剂，其特征在于：步骤二中所述的溶剂为蒸馏水。
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