CN113287607A - 光热剂PACP-MnO2薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光热剂PACP‑MnO2薄膜及其制备方法和应用，属于抗菌膜材料技术领域。将PACP‑MnO2粉末溶于去离子水中，配制成PACP‑MnO2溶液，加入胶黏剂，震荡，静置后得到PACP‑MnO2薄膜。该光热剂PACP‑MnO2薄膜对大肠杆菌或金黄葡萄球菌有很好的抑制效果，同时，PACP‑MnO2薄膜表面的MnO2会消耗细菌表面的GSH，起到有效抗菌的目的。在980nm近红外光照射条件下，细菌可全部杀死。该薄膜材料具有很好的加工性，性能和结构具有很好的稳定性，可以应用于抗菌材料的制备中。

Description

光热剂PACP-MnO2薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于抗菌膜材料技术领域，具体涉及光热剂PACP-MnO2薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
我随着国的科技发展日新月异，人们的生活质量也得到了极大的提升，然而与此同时生存环境恶化，细菌微生物的不断滋生也严重地威胁着人们的身心健康。生活的环境中存在着诸多的有害微生物，它们的分布极为广泛，而且数量极其庞大，是人类健康的巨大隐患。生活中随处都会接触到像金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和霉菌等细菌微生物，由于细菌传播化及病毒感染而导致患者死亡的事件时时在发生，令人触目惊。
目前研究较多的抗菌材料主要有以下几类：现如今经常用到的抗菌剂主要被分为以下几类：有机抗菌剂，无机抗菌剂和复合型抗菌剂。合成类有机抗菌剂主要包括：季较盐类、双脈类和二苯基酸类药物及其衍生物等等。虽然现在已经合成出来的有机类抗菌剂品种繁多且杀菌能力强，但是由于其较大的毒性且稳定差，甚至还会使有害微生物产生耐药性，使其应用受限。无机抗菌剂的特点是：耐热耐髙温，抗菌能力持久，无气味，较为安全。但是无机抗菌剂制备条件严苛，产率低，而且金属抗菌剂本身价格很高、抗菌过程中容易变色。近些年将无机抗菌剂同有机抗菌剂复合在一起，加工成复合型抗菌剂，通过两者之间的协同作用，在经济和抗菌性两方面形成互补。目前，光热抗菌正是一种备受关注的新型抗菌技术，即将具有较高光热转换效率的纳米结构材料，即光热剂输送到特定部位，随后用近红外光照射，光热剂能够将光能转化为热能产生过高热，从而通过细胞热消融途径来达到非侵入性的治疗效果。吸附剂PACP-MnO2在近红外光照条件下具有抗菌性，如果将其抗菌薄膜材料直接原位形成涂层，方便快捷。但是，需要额外提供一个基底材料，同时，由于薄膜厚度较薄，易破损；使其应用受到限制。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的一个技术问题在于提供光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法。本发明的要解决的另一个技术问题在于提供一种光热剂PACP-MnO2薄膜。本发明要解决的技术问题还有一个在于提供一种光热剂PACP-MnO2薄膜在制备抗菌材料中的应用。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法，将PACP-MnO2粉末溶于去离子水中，配制成PACP-MnO2溶液，加入胶黏剂，震荡，静置后得到PACP-MnO2薄膜。
所述光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法，所述胶黏剂为戊二醛；所述PACP-MnO2粉末与胶黏剂的质量体积比为0.03~0.05g/mL。
所述光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法，所述PACP-MnO2溶液的浓度为3~5g/L；加入胶黏剂后震荡25~35min，静置20~28h。
所述光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法，所述PACP-MnO2溶液的浓度为4g/L；所述PACP-MnO2粉末与胶黏剂的质量体积比为0.04g/mL；加入胶黏剂后震荡30min，静置24h。
上述光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法制备得到的光热剂PACP-MnO2薄膜。
上述光热剂PACP-MnO2薄膜在制备抗菌材料中的应用。
所述光热剂PACP-MnO2薄膜在制备抗菌材料中的应用，将所述光热剂PACP-MnO2薄膜与大肠杆菌或金黄葡萄球菌混合，在37℃条件下培养24h；然后再用近红外光照射0~5min。
所述光热剂PACP-MnO2薄膜在制备抗菌材料中的应用，近红外光的波长为980nm，辐射功率为1.5W；近红外光照射时间为5min，每1min摇动一次。
有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：
本发明将具有抗菌性能PACP-MnO2复合材料与合适的胶黏剂材料混合后得到PACP-MnO2薄膜材料，该材料在无近红外光照条件下展示良好的生物相容性，当有近红外光照条件下，细菌被快速杀死，说明该薄膜材料具有很好的加工性，性能和结构具有很好的稳定性，不易破损，方便长时间保存和使用；可以应用于抗菌材料的制备中。
附图说明
图1为实施例1制备的PACP-MnO2的扫描电子显微镜照片图；
图2为980nm近红外光照300s后大肠杆菌的扫描电子显微镜照片图；
图3为980nm近红外光照300s后金黄葡萄球菌发热扫描电子显微镜照片图；
图4为980nm近红外光照300s后细菌细胞的荧光图像；
图5为5mM GSH浓度下，300s后PACP-MnO2薄膜的扫描电子显微镜照片图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
1、吸附剂PACP的制备
将0.06g聚乙二醇辛基苯基醚(TritonX-100)添加到60mL的去离子水中形成均匀溶液，吸取0.38mL苯胺与0.29mL吡咯添加至溶液中，在室温下预冷1h；将过硫酸铵（（NH4)2S2O8）水溶液添加至预冷混合物中0℃反应12h，离心超声得到沉淀，去离子水洗至无色，取黑色固体放入真空干燥箱中60℃下干燥24h，得到聚苯胺聚吡咯（PACP）空心球。
2、吸附剂PACP-MnO2的制备
称取0.13g的PACP，用45mL去离子水溶解配置成溶液，用盐酸将pH调整至1，随后超声15min。将12.5mL的0.05mol·L-1高锰酸钾（KMnO4）溶液加入至PACP溶液中，磁力搅拌器下反应4h，离心得到黑色沉淀，放入鼓风干燥箱中干燥24h，得到PACP-MnO2。
3、光热剂PACP-MnO2薄膜的制备
称取0.20g的PACP-MnO2粉末溶于50mL去离子水溶解配置成溶液，加入5mL戊二醛溶液，充分震荡30分钟，然后静置24h，得到PACP-MnO2薄膜。图1为实施例1制备的PACP-MnO2薄膜的扫描电子显微镜照片图，由图1可知，该薄膜具有很好的稳定性，无近红外光照条件下展示良好的生物相容性。
对上述合成的光热剂PACP-MnO2薄膜与大肠杆菌或金黄葡萄球菌混合，设定温度为37℃，培养24小时；然后再用近红外光(980nm)对培养的溶液照射5分钟，通过DAPI和PI荧光分析活/死细菌，绿色表示活细胞，红色表示死细胞。
具体步骤如下：
（1）将耐药的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的单个菌落分别接种到50mL的无菌液体LB 培养基中，将耐药菌悬液在37℃的恒温培养摇床中以每分钟180转的速度孵育一夜；
（2）使用无菌磷酸盐缓冲盐水(PBS)将细菌稀释为1×106 CFU/mL，将PACP-MnO2薄膜裁成1cm*1cm尺寸大小；
（3）将200μL上述细菌溶液和1cm*1cm PACP-MnO2薄膜震荡摇匀，对细菌样品施加近红外辐射，照射时间为5分钟，每1分钟摇动一次；辐射功率为1.5W，波长980nm，每组平行三次。
（4）反应后溶液加入500μL无菌水高速离心洗涤菌液后留下沉淀，加水稀释至500μL。然后用200μL DAPI(12.5 μg/m L)和PI (1.25 μg/mL)染色15 min，室温避光放置30min后，取10μL溶液用于激光扫描荧光共聚焦显微镜成像。
图2为980nm近红外光照300s后，大肠杆菌的SEM图片，两端破裂说明大肠杆菌在光热条件下死亡。图3为980nm近红外光照300s后，金黄葡萄球菌的SEM图片，两端破裂说明金黄葡萄球菌在光热条件下死亡。图4为980nm近红外光照300s后，大肠杆菌染色后的荧光显微镜照片，红色说明大肠杆菌全部死亡。图5为PDA-MnO2薄膜5mM GSH浸泡300S后SEM，连续薄膜部分开裂，说明薄膜对GSH有响应效果。以上试验结果说明说明该薄膜材料具有很好的加工性，性能和结构具有很好的稳定性，可以应用于抗菌材料的制备中。

Claims (8)

1.光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法，其特征在于，将PACP-MnO2粉末溶于去离子水中，配制成PACP-MnO2溶液，加入胶黏剂，震荡，静置后得到PACP-MnO2薄膜。
2.根据权利要求1所述光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法，其特征在于，所述胶黏剂为戊二醛；所述PACP-MnO2粉末与胶黏剂的质量体积比为0.03~0.05g/mL。
3.根据权利要求1所述光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法，其特征在于，所述PACP-MnO2溶液的浓度为3~5g/L；加入胶黏剂后震荡25~35min，静置20~28h。
4.根据权利要求1所述光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法，其特征在于，所述PACP-MnO2溶液的浓度为4g/L；所述PACP-MnO2粉末与胶黏剂的质量体积比为0.04g/mL；加入胶黏剂后震荡30min，静置24h。
5.权利要求1~4任一所述光热剂PACP-MnO2薄膜的制备方法制备得到的光热剂PACP-MnO2薄膜。
6.权利要求5所述光热剂PACP-MnO2薄膜在制备抗菌材料中的应用。
7.根据权利要求6所述光热剂PACP-MnO2薄膜在制备抗菌材料中的应用，其特征在于，将所述光热剂PACP-MnO2薄膜与大肠杆菌或金黄葡萄球菌混合，在37℃条件下培养24h；然后再用近红外光照射0~5min。
8.根据权利要求6所述光热剂PACP-MnO2薄膜在制备抗菌材料中的应用，其特征在于，近红外光的波长为980nm，辐射功率为1.5W；近红外光照射时间为5min，每1min摇动一次。
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