CN113289013A - PDA-MnO2薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了PDA‑MnO₂薄膜及其制备方法和应用，属于抗菌膜材料技术领域。将PDA‑MnO₂粉末溶于去离子水中，配制成PDA‑MnO₂溶液，加入胶黏剂，震荡，静置后得到PDA‑MnO₂薄膜；在制备时有针对性的选择胶黏剂二醛基聚乙二醇，所制备的PDA‑MnO₂薄膜不需要额外载体。PDA‑MnO₂薄膜对大肠杆菌或金黄葡萄球菌有很好的抑制效果，在近红外光照射条件下，细菌可全部杀死，同时，PDA‑MnO₂薄膜表面的MnO₂在升温过程中消耗细菌中的一些还原性物质，具有较好的抗菌效果。该薄膜材料的抗菌性能和结构均具有非常好的稳定性，可以应用于抗菌材料的制备中。

Description

PDA-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PDA-MnO₂薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

细菌感染严重威胁着人类的健康安全。传统的抗生素虽然能有效杀灭细菌，但是，抗生素的滥用也导致了多种耐药菌的形成。当耐药菌一旦形成，一般的药物将对它们几乎毫无效果。因此，急需开发一种高效且不会产生耐药性的抗菌新材料。随着纳米技术的发展，人们开发了一系列具有抗菌性能的纳米材料。由于它们具有高效的广谱杀菌特性、安全性高、不会产生耐药性等特点，在细菌感染的治疗上具有极大的应用潜力。Au、Ag、Zn等都是常用的无机纳米抗菌剂。黑磷、ZnO、g-C₃N₄等光催化型纳米抗菌材料。光热治疗，是使用光诱导加热烧伤肿瘤或者细菌的一种非侵入式的治疗方法，是利用具有吸光度强，光热转换率高和光稳定性良好的近红外区域的光热材料，即在激光的照射下将光能转化为热能达到热杀伤癌细胞/细菌的效果，水凝胶、胶束、介孔硅和金属有机框架材料都是常见的光热剂载体。吸附剂PDA-MnO₂纳米微球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，使用过程中易破损；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PDA-MnO₂薄膜的制备方法。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种PDA-MnO₂薄膜。本发明要解决的技术还有一个在于提供一种PDA-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：

PDA-MnO₂薄膜的制备方法，将PDA-MnO₂粉末溶于去离子水中，配制成PDA-MnO₂溶液，加入胶黏剂，震荡，静置后得到PDA-MnO₂薄膜。

所述PDA-MnO₂薄膜的制备方法，所述胶黏剂为二醛基聚乙二醇；所述PDA-MnO₂粉末与胶黏剂的质量比为1:1~3:1。

所述PDA-MnO₂薄膜的制备方法，所述PDA-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PDA-MnO₂薄膜的制备方法，所述PDA-MnO₂溶液的浓度为4g/L；所述PDA-MnO₂粉末与胶黏剂的质量比为2:1；加入胶黏剂后震荡30min，静置24h。

上述PDA-MnO₂薄膜的制备方法制备得到的PDA-MnO₂薄膜。

上述PDA-MnO₂薄膜在制备抗菌材料中的应用。

所述PDA-MnO₂薄膜在制备抗菌材料中的应用，将所述PDA-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PDA-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：

本发明在将吸附剂PDA-MnO₂纳米微球制备成薄膜材料的过程中，有针对性的选择胶黏剂二醛基聚乙二醇，所制备的PDA-MnO₂薄膜不需要额外载体，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；说明薄膜材料的抗菌性能和结构均具有非常好的稳定性，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PDA-MnO₂薄膜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PDA-MnO₂薄膜的扫描电子显微镜图。

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、吸附剂聚多巴胺纳米微球的制备

将40mL的乙醇（C₂H₅OH）溶液中加入2mL的氢氧化铵（NH₄OH）溶液，用90mL去离子水配置成混合物，在室温下搅拌0.5h。称取0.5g多巴胺盐酸盐，用10mL去离子水溶解配制成溶液添加至上述混合液中，随后将溶液搅拌1天。将反应后溶液离心得到黑色沉淀，超声去离子水洗涤三次，放入鼓风干燥箱中干燥24h得到聚多巴胺纳米微球。

2、吸附剂PDA-MnO₂纳米微球的制备

称取0.13g的聚多巴胺纳米微球，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）溶液加入至聚多巴胺纳米微球溶液中，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。

3、PDA-MnO₂薄膜的制备

称取0.20g的PDA-MnO₂粉末溶于50mL去离子水溶解配置成溶液，加入0.1g二醛基聚乙二醇(OHC-PEG-CHO)，充分震荡30分钟，然后静置24h，得到PDA-MnO₂薄膜。

图1为实施例1制备的PDA-MnO₂薄膜的扫描电子显微镜照片图；PDA-MnO₂薄膜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PDA-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0-5分钟，通过DAPI和PI荧光分析活/死细菌。

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PDA-MnO₂薄膜裁成1cm*1 cm尺寸大小；

（3）将200μL上述细菌溶液和1cm*1 cm PDA-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。

Claims (8)

1.PDA-MnO₂薄膜的制备方法，其特征在于，将PDA-MnO₂粉末溶于去离子水中，配制成PDA-MnO₂溶液，加入胶黏剂，震荡，静置后得到PDA-MnO₂薄膜。

2.根据权利要求1所述PDA-MnO₂薄膜的制备方法，其特征在于，所述胶黏剂为二醛基聚乙二醇；所述PDA-MnO₂粉末与胶黏剂的质量比为1:1~3:1。

3.根据权利要求1所述PDA-MnO₂薄膜的制备方法，其特征在于，所述PDA-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PDA-MnO₂薄膜的制备方法，其特征在于，所述PDA-MnO₂溶液的浓度为4g/L；所述PDA-MnO₂粉末与胶黏剂的质量比为2:1；加入胶黏剂后震荡30min，静置24h。

5.权利要求1~4任一所述PDA-MnO₂薄膜的制备方法制备得到的PDA-MnO₂薄膜。

6.权利要求5所述PDA-MnO₂薄膜在制备抗菌材料中的应用。

7.根据权利要求6所述PDA-MnO₂薄膜在制备抗菌材料中的应用，其特征在于，将所述PDA-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PDA-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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