CN110558329B - 一种双苯丙氨酸/g-C3N4抗菌剂及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于生活安全领域，本发明属于生活安全领域，具体涉及一种双苯丙氨酸/g‑C₃N₄抗菌剂及制备方法和应用。本发明利用煅烧法制备抗菌材料g‑C₃N₄，并结合双丙苯氨酸优良的抗菌效果，制备一种安全绿色、无毒副作用新型抗菌剂。该种新型抗菌剂能有效抑制各种细菌如大肠杆菌，金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的生长，与单独的双苯丙氨酸和g‑C₃N₄相比抗菌效果有了明显的提升。

Description

一种双苯丙氨酸/g-C3N4抗菌剂及制备方法和应用

技术领域

本发明属于生活安全领域，涉及一种协同抗菌剂，具体是利用g-C₃N₄的抗菌作用和双苯丙氨酸的自组装作用，制成安全无毒的协同抗菌剂。

背景技术

生活安全领域急需一种具有广谱抗菌效果，安全无毒的抗菌剂，然而，现有的抗菌剂品种虽然很多，但绝大多数使用的是具有一定毒性的有机抗菌剂，如香草醛或乙基香草醛类化合物。

双苯丙氨酸(diphenylalanine,L-Phe-L-Phe,FF)由两个苯丙氨酸脱水缩合而成，具有两个苯环，一端是氨基-NH₂，一端是羧基-COOH，在等电点时以兼性离子形式存在，即一端是-NH₃ ⁺，一端是-COO^-。它是一种最小的生物自组装材料之一，在许多溶剂都可以自组装，如甲醇、氯仿、水等。它的研究十分广泛，是老年痴呆症蛋白质淀粉样聚集的核心结构，同时因为其是由氨基酸组成，安全无毒，因此也是一种应用前景广泛的生物自组装材料。

氮化碳(C₃N₄)具有5种结构，即α相、β相、c相、p相和g相，其中前四种为超硬材料，而g-C₃N₄是软质相，在常温常压下稳定。类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)为淡黄色粉末，是一种新型非金属光催化材料，近年来研究表明g-C₃N₄稳定无毒无污染。g-C₃N₄具有良好的热稳定性和化学稳定性，在高温下性能稳定，在超过600℃时热稳定性才会开始下降，在强酸强碱下也能保持性能稳定。g-C₃N₄经测试对SPF级KM小鼠急性经口毒性LD₅₀>5000mg/kg·BW，属于实际无毒。对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有良好的抑菌作用。同时g-C₃N₄对环境友好，无二次污染。近年来，g-C₃N₄因其无毒无污染及制备工艺简单等优点成为研究热点，在生活抗菌剂领域具有广泛应用价值。

国内有很多关于C₃N₄的专利申请。中国专利CN104311864A公开了一种高效可见光防菌保鲜塑料包装材料及其制备方法；中国专利CN105028436A公开了石墨相氮化碳作为抗菌材料的新用途；中国专利CN105664991A公开了一种高效杀菌剂银石墨相氮化碳复合材料的制备方法，中国专利CN105728010A公开了一种抗菌铂酸银石墨相氮化碳复合可见光催化剂的制备方法,但是关于双丙苯氨酸的专利还没有。

将双苯丙氨酸与g-C₃N₄相结合，制备得到具有优良抗菌效应的抗菌剂，具有较好的应用前景和市场价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种双苯丙氨酸和g-C₃N₄协同作用的抗菌剂及制备方法和在生活安全领域中的应用。

本发明所述的协同抗菌剂制备方法是先加入溶解的双苯丙氨酸溶液，再加入乙醇溶液，25℃旋涡震荡1min，最后加入g-C₃N₄粉末，磁力搅拌1h后，以400W的功率超声15min以获得分散均匀的协同抗菌剂。

所述双苯丙氨酸溶液的浓度为4-6mg/mL，所述的乙醇溶液的添加体积为协同抗菌剂总体积的4％-6％，所述g-C₃N₄粉末的添加浓度为0.049-0.051mg/mL。

所述的双苯丙氨酸溶液，采用如下的方法制备：将固体双苯丙氨酸用乙腈水溶液溶解，溶解后水浴30min，室温放置24h后使用，使用前涡旋振荡30s。

其中，所述的乙腈水溶液的体积百分浓度为25％-35％，水浴温度为60-70℃。

所述的g-C₃N₄，采用如下的方法制备：由尿素在真空管式炉中通过煅烧法制备纳米材料g-C₃N₄，升温速率为4-6℃/min，煅烧温度为540-560℃，煅烧时间为4h。

现有技术多为单一抗菌，抗菌效果差，本发明为协同抗菌，同时双苯丙氨酸和g-C₃N₄相对分子质量较小，能很好的作用于细菌细胞，破坏细胞胞内酶，影响细胞呼吸代谢，新陈代谢等生理代谢，抑制细菌蛋白质，ATP,DNA含量，促使细胞死亡，因此与单一抗菌相比抗菌效果更好。

附图说明

图1双苯丙氨酸对大肠杆菌的抗菌效果。

图2双苯丙氨酸对金黄色葡萄球菌的抗菌效果。

图3双苯丙氨酸和g-C₃N₄协同作用对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的抗菌效果。

具体实施方式

通过下面实例说明本发明的具体实施方式，但本发明的保护内容，不仅局限于此。

实施例1

双苯丙氨酸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果

1)实验菌

食源性病源菌：

大肠杆菌(Escherichia coli IFO 3301)；

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus 30179)；

2)实验方法

在磷酸盐缓冲液中[Phosphate-Buffered Saline,PBS,0.03mol/L,pH(7.2-7.4)]中加入与缓冲液同体积的双苯丙氨酸溶液，并接入供试菌大肠杆菌和金黄色葡萄球菌(10⁸-10⁹CFU/mL)，振荡均匀后，在37℃全温空气摇床中振荡(120r/min)培养，以不加苯丙氨酸的一组为对照，用平板菌落计数法测定残存菌数。分别在0h、24h时取适量培养液进行十倍梯度稀释到合适的浓度，然后移取100μL稀释液滴到固体培养基上，涂布均匀之后放入37℃恒温恒湿培养箱中倒置培养。48h后进行平板菌落计数，从而对抗菌剂的抗菌活性进行评价。实验一式三份，结果取平均值。

3)双苯丙氨酸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果

如图1、图2所示，在5mg/mL双苯丙氨酸作用24h后，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌数从8.09log CFU/mL和9.55log CFU/mL分别下降至5.19log CFU/mL和5.22log CFU/mL，杀菌率达到99.9％和99.99％,结果表明双苯丙氨酸具有杀菌作用。

实施例2

双苯丙氨酸和g-C₃N₄协同作用对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的抗菌效果

1)实验菌

院内感染病原菌：

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA(Methicillin-resistant Staphylococcusaureus T34)；

2)实验方法

在磷酸盐缓冲液[Phosphate-Buffered Saline,PBS,0.03mol/L,pH(7.2-7.4)]中加入与缓冲液同体积的双丙苯氨酸/g-C₃N₄抗菌剂，其中双苯丙氨酸溶液的浓度为5mg/mL，g-C₃N₄粉末浓度为0.05mg/mL，接入供试菌(10⁸-10⁹CFU/mL)，加入振荡均匀，在37℃全温空气摇床中振荡(120r/min)培养48h，只加g-C₃N₄(0.05mg/mL)不加双苯丙氨酸的为对照组1，只加双苯丙氨酸(5mg/mL)不加g-C₃N₄的为对照组2，用平板菌落计数法测定残存菌数。

3)双苯丙氨酸和g-C₃N₄协同作用对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的抗菌效果评价

由图3可知，在g-C₃N₄作用24h后，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌菌数从8.28log CFU/mL降至5.47log CFU/mL，杀菌率达到99.9％；在双苯丙氨酸作用24h后，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌菌数从8.23log CFU/mL降至5.23log CFU/mL，杀菌率达到99.9％；而在双苯丙氨酸/g-C₃N₄协同作用后，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌菌数从8.30log CFU/mL下降至3.83logCFU/mL，杀菌率达到99.999％。结果表明，双苯丙氨酸/g-C₃N₄抗菌剂相比单独的双苯丙氨酸和g-C₃N₄，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)抗菌效果更好。

Claims (2)

1.一种双苯丙氨酸/g-C₃N₄抗菌剂，其特征在于，采用如下方法制备：先加入溶解的双苯丙氨酸溶液，再加入乙醇溶液，25°C旋涡震荡1 min，最后加入g-C₃N₄粉末，磁力搅拌1h后，以400W的功率超声15 min以获得分散均匀的协同抗菌剂；所述双苯丙氨酸溶液的浓度为4-6mg/mL；所述的双苯丙氨酸溶液，采用如下的方法制备：将固体双苯丙氨酸用乙腈水溶液溶解，溶解后水浴30min，室温放置24h后使用，使用前涡旋振荡30s；所述的乙醇溶液的添加体积为协同抗菌剂总体积的4%-6%，所述g-C₃N₄粉末的添加浓度为0.049-0.051 mg/mL；所述的乙腈水溶液的体积百分浓度为25%-35%，水浴温度为60-70°C。

2.如权利要求1所述的一种双苯丙氨酸/g-C₃N₄抗菌剂，其特征在于，所述的g-C₃N₄，采用如下的方法制备：由尿素在真空管式炉中通过煅烧法制备纳米材料g-C₃N₄，升温速率为4-6℃/min，煅烧温度为540-560℃，煅烧时间为4 h。

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