CN114717118A - 一种载银硅藻材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种载银硅藻材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114717118A
CN114717118A CN202210545101.1A CN202210545101A CN114717118A CN 114717118 A CN114717118 A CN 114717118A CN 202210545101 A CN202210545101 A CN 202210545101A CN 114717118 A CN114717118 A CN 114717118A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diatom
silver
loaded
solution
precipitate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210545101.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114717118B (zh
Inventor
刘红昌
单毅
陈宇新
聂珍媛
夏金兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN202210545101.1A priority Critical patent/CN114717118B/zh
Publication of CN114717118A publication Critical patent/CN114717118A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114717118B publication Critical patent/CN114717118B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/08—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing solids as carriers or diluents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种载银硅藻材料及其制备方法和应用，该材料制备过程中采用四甲氧基硅烷、(3‑巯丙基)三甲氧基硅烷/(3‑巯丙基)三乙氧基硅烷为联合硅源培养硅藻以引入巯基官能团，以硝酸银溶液为银前体，实现了载银硅藻抗菌材料的制备。本发明生物相容性良好，不对环境造成污染，保留了硅藻比表面积大的优点的同时，通过巯基与银离子之间的相互作用提高了对银离子的负载，具有良好的抑菌效果。

Description

一种载银硅藻材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于硅藻应用和抗菌材料领域，具体涉及一种载银硅藻材料及其制备方法和应用。
背景技术
银抗菌剂是最常用的抗菌剂，主要抑菌机理是：带正电荷的银离子与带负电的细菌细胞膜通过库仑力相互吸引，银离子靠近细菌后进入细菌细胞，与细菌蛋白相互作用导致蛋白变性，从而抑制细菌的生长繁殖。其特点在于抗菌谱较广、毒性较低、抗菌效果强且持续时间长、不产生耐药性。例如：Kim等(DOI：10.1016/j.apsusc.2013.06.086)制备了固定在碳纳米管表面的银纳米颗粒复合材料，对大肠杆菌表现出明显的抑制作用；Xie等(DOI：10.1016/j.apsusc.2019.06.096)通过多巴胺在纤维素结构上原位还原银纳米颗粒制备了抗菌材料，破坏了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细胞膜，使细菌死亡。
硅藻壳体是一种天然的三维生物材料，具有大的比表面积、高的吸附性和良好的生物相容性，早已在化工、环境、药物输送等领域得到研究和发展。例如，Sun等(DOI:10.1016/j.ijbiomac.2021.05.123)研究了硅藻壳体优异的止血性能与血液之间的通过强界面效应诱导红细胞和血小板活化、变形和聚集，内在凝血通路激活，在体外表现出快速的止血能力；Singh等(DOI:10.1002/slct.201904248)以活体硅藻作为金属离子/药物分子容器，控制锌离子对细菌的释放，产生抑菌效果。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利CN201810788318.9公开了一种抗菌材料的制备方法，该制备过程中将银离子与氧化石墨烯结合，之后将载银氧化石墨烯与硅藻土复合，再将载银氧化石墨烯负载到硅藻土上以后利用硼氢化钠将银离子还原成纳米银，实现了纳米银/氧化石墨烯/硅藻土(AgNPs/GO-D E)抗菌材料的制备。该专利的主要缺点在于：氧化石墨烯价格高昂，硼氢化钠的使用存在危险性，工艺较为复杂。
中国专利202110285946.7公开了一种纳米银/硅藻土/海藻酸钙复合抗菌水凝胶微球的制备方法，该制备过程首先对天然硅藻土进行提纯，再将硝酸银、无水乙醇、硅藻土、氢氧化钠混合干燥后得到硅藻土基纳米银颗粒，最后将其与海藻酸钠溶和氯化钙水溶液均匀混合，固化得到复合抗菌水凝胶微球，实现该抗菌材料的制备。该专利的主要缺点在于：硅藻土结构松散，比表面积小，对银离子的吸附效果差，且得到的银纳米颗粒容易团聚。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种载银硅藻抗菌材料及其制备方法和应用。既利用了硅藻优异的结构特性控制银纳米颗粒的大小，又通过化学键合作用提高了对银离子的负载和纳米银的缓释性能。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一种载银硅藻材料的制备方法，包括以下步骤：
1)富巯基硅藻培养：将四甲氧基硅烷(简称：TMOS)和(3-巯丙基)三甲氧基硅烷(简称：MPTMS)或(3-巯丙基)三乙氧基硅烷(简称：MPTTS)作为联合硅源培养硅藻；
2)硅藻收集及预处理：将藻液过滤或离心，得到富集藻液，再依次经稀酸溶液和醇洗涤，经固液分离收集沉淀；
3)载银硅藻制备：将预处理后的硅藻加入到硝酸银溶液中，分散后静置，经固液分离收集沉淀，经醇洗涤后固液分离，冷冻干燥得到载银硅藻材料。
所述的方法：步骤1)将浓度均为0.05-0.15M的TMOS和MPTMS或MPTTS以1:1～5:1的体积比混合，按照0.5-1.5mL硅源溶液/1L培养基的比例加入到培养基中培养硅藻。
进一步地，步骤1)将浓度均为0.1M的TMOS和MPTMS或MPTTS优选以3:1～5:1的体积比混合，按照1mL硅源溶液/1L培养基的比例加入到培养基中培养硅藻。
所述的方法：步骤1)硅藻培养时间为7～10天，培养温度为22～25℃。
本发明采用有机硅源和带巯基的有机硅源协同培养硅藻，缺一不可，带巯基的有机硅源提供巯基，利于后期银离子连接，但过多的巯基不利于硅藻生长，因此，采用添加其他利于硅藻生长的硅源。
所述的方法：步骤2)取培养后的藻液，按照培养后藻液：富集藻液＝100:1～100:3的体积比富集，收集富集藻液用于酸洗。
进一步地，富集方式为：将藻液过滤或在3000～5000rpm转速下离心5～10min，去除上清液得到富集藻液；若硅藻为底栖藻，则可直接去除培养容器中的上清液，刮取附着在容器壁上的硅藻即可。
所述的方法：步骤2)将富集藻液加入到稀HCl、H2SO4溶液中的至少一种酸洗后经固液分离，收集沉淀；经酸洗实现碳酸盐的消除。
将酸洗后沉淀加入甲醇、乙醇中的至少一种处理，离心收集沉淀，反复此操作直至洗涤液无色透明。
进一步地，步骤2)将富集藻液加入到1～2M HCl或H2SO4溶液中超声清洗1～2h，经固液分离，收集沉淀；其中，富集藻液与1～2M HCl或H2SO4溶液的体积比为1:3～1:5。
所述的方法，步骤2)将酸洗后的藻液经3000～5000rpm离心5～10min实现固液分离，收集沉淀。
进一步地，步骤2)将酸洗后的沉淀加入到甲醇或乙醇中，经3000～5000rpm离心5～10min，脱除色素和杂质离子后收集沉淀，反复此操作直至洗涤液无色透明。
所述的方法：步骤3)将预处理后的硅藻加入到硝酸银溶液中，超声分散，静置得到载银硅藻；将载银硅藻经离心，实现固液分离，收集沉淀；将沉淀加入甲醇、乙醇中的至少一种，离心收集沉淀，反复此操作至少一次。
进一步地，步骤3)将预处理后的硅藻加入到0.1～0.5M硝酸银溶液中，超声分散至少15min，静置至少12h得到载银硅藻。
进一步地，步骤3)将载银硅藻经3000～5000rpm离心5～10min，实现固液分离，收集沉淀。
更进一步地，步骤3)将沉淀加入到甲醇或乙醇中，经3000～5000rpm离心5～10min，脱除硝酸根离子和未结合的银离子后收集沉淀，反复此操作1～2次。
进一步地，步骤3)将经醇洗涤后固液分离得到的沉淀，在-70℃下冷冻至少24h得到载银硅藻材料。
本发明首次采用先进行活硅藻的巯基化培养，然后矿化的方式制备载银硅藻材料，比先矿化后巯基化载银的方式，载银量更多，更加均匀，抗菌效果更加突出。因为活硅藻利用硅源生长的同时，巯基也被均匀的分布于活硅藻各部位，利于后期银离子与分布均匀的巯基连接，进而获得更加均匀的纳米银负载，负载量更多。而矿化后的硅藻，不再能利用巯基化培养物生长，仅仅在其表面进行不均匀的负载。
本发明还提供了一种载银硅藻材料，由上述的方法制备而得。
本发明还提供了所述的载银硅藻材料的应用，用于制备抗菌材料。
本发明与现有技术中公开的方法的区别还在于：该方法采用TMOS和MPTMS或MPTTS作为联合硅源培养巯基硅藻，采用稀盐酸或稀硫酸溶液和甲醇或乙醇去除硅藻杂质成分，采用硝酸银溶液做为银前体分散硅藻以进行硅藻对银离子的负载，最后采用冷冻干燥实现载银硅藻抗菌材料的制备，操作过程中不涉及危险化学品的使用，安全性高，硅藻的结构对Ag+的结合效果好且控制纳米银颗粒不易团聚，缓释性能好。
通过在显微镜下观察染色样品，采用本发明的方法培养的硅藻正常生长，壳体中存在巯基官能团。对样品采用SEM-EDS进行观察分析，发现在硅藻表面实现了对Ag+的负载。通过平板涂布法进行对大肠杆菌的抑菌试验，发现载银硅藻抗菌性能良好。
本发明的载银硅藻抗菌材料的优点：
(1)本发明培养的巯基硅藻对银离子的负载效果好；
(2)本发明培养的巯基硅藻控制银纳米颗粒不易团聚；
(3)本发明安全性高、不对环境造成污染；
(4)本发明为抗菌材料领域的研究提供了具有良好生物相容性的生物材料，对硅藻的应用提供极大帮助。
附图说明
图1为本发明提供的在TMOS:MPTTS＝0:1～5:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和蓝色荧光图；
其中a1-a2分别为TMOS:MPTTS＝0:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和蓝色荧光图，b1-b2分别为TMOS:MPTTS＝1:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和蓝色荧光图，c1-c2分别为TMOS:MPTTS＝3:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和蓝色荧光图，d1-d2分别为TMOS:MPTTS＝5:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和蓝色荧光图。
图2为本发明提供的在TMOS:MPTTS＝0:1～5:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和巯基分布的绿色荧光图；
其中a1-a2分别为TMOS:MPTTS＝0:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和巯基分布的绿色荧光图，b1-b2分别为TMOS:MPTTS＝1:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和巯基分布的绿色荧光图，c1-c2分别为TMOS:MPTTS＝3:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和巯基分布的绿色荧光图，d1-d2分别为TMOS:MPTTS＝5:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和巯基分布的绿色荧光图。
图3为本发明实施例1提供的负载Ag+的硅藻壳体的SEM-EDS图；
其中a-b分别表示为：a.载银硅藻的SEM图；b.载银硅藻的EDS图。
图4为本发明实施例1提供的对大肠杆菌抑菌效果图；
其中a-c分别表示为：a.为空白对照组；b.不含本发明载银硅藻的大肠杆菌平板；c.加入本发明载银硅藻的大肠杆菌平板。
图5为本发明实施例2提供的负载Ag+的硅藻壳体的EDS元素映射图。
图6为本发明实施例2提供的对大肠杆菌抑菌效果图。
其中a-c分别表示为：a.为空白对照组；b.不含本发明载银硅藻的大肠杆菌平板；c.加入本发明载银硅藻的大肠杆菌平板。
图7为本发明实施例3提供的对大肠杆菌抑菌效果图。
其中a-c分别表示为：a.空白对照组；b.不含本发明载银硅藻的大肠杆菌平板；c.加入本发明载银硅藻的大肠杆菌平板。
图8为本发明实施例4提供的吸附Ag+的硅藻壳体的EDS元素映射图。
图9为本发明实施例4提供的对大肠杆菌抑菌效果图。
其中a-c分别表示为：a.空白对照组；b.不含本发明载银硅藻的大肠杆菌平板；c.加入本发明载银硅藻的大肠杆菌平板。
具体实施方式
为了详细说明本发明制备载银硅藻壳体的方法，下面结合实施方式并配合附图作进一步说明。
实施例1
选用在TMOS:MPTTS＝1:1条件下培养硅藻(舟形藻)，采用盐酸、甲醇处理，在0.1MAgNO3溶液中分散结合Ag+。
(1)配置0.1M TMOS和MPTTS溶液，按1:1体积比混合，作为联合硅源加入到培养基中培养硅藻；
用量：1L培养基(Erdschreiber′s培养基)加入1mL联合硅源溶液，培养时间为8天，培养温度为25℃。
(2)将培养好的藻液过滤，得到富集藻液；
(3)向(2)中硅藻富集藻液中加入浓度为1M的盐酸，放置3h使盐酸与碳酸盐充分反应，得到盐酸硅藻混合液；
用量：100mL富集藻液加入400mL稀盐酸
(4)将(3)中HCl硅藻混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到经盐酸处理后的硅藻沉淀；
(5)向(4)中经HCl溶液酸洗后的硅藻沉淀加入甲醇，萃取硅藻细胞中的色素和杂质离子，得到甲醇混合液；
用量：步骤(4)得到的硅藻沉淀加入50mL甲醇
(6)将(5)中甲醇混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到经甲醇处理后的硅藻沉淀；
(7)在获取培养后硅藻12h前，取10mL培养后藻液，加入LysoSensor溶酶体黄/蓝色荧光探针(PDMPO)，继续培养12h，经步骤(3)～(6)后得到对壳体染色的硅藻；
用量：10mL培养后藻液加入3μL PDMPO
(8)采用显微镜观察硅藻壳体生长状况，图1b1-b2为硅藻壳体的显微镜下观察图像和蓝色荧光图，发现硅藻在TMOS:MPTTS＝1:1条件下能够合成硅质细胞壁，成功生长。
(9)取10mL培养后藻液，经步骤(3)～(6)后得到少量硅藻沉淀，加入染色剂对巯基进行荧光标记。
标记方法：配置含有1mM EDTA的0.1M硼酸缓冲液，pH为9.5，加入5mg7-氟苯并呋喃-4-磺酸铵盐，取5mL染色液用于分散硅藻沉淀，标记1h后使用去离子水洗涤3次。
(10)采用显微镜观察硅藻壳体的巯基，图2b1-b2为硅藻壳体的显微镜下观察图像和绿色荧光图，发现成功在硅藻壳体中实现巯基的原位合成。
(11)将(6)中硅藻沉淀在0.1M AgNO3溶液中超声分散15min，静置12h；
用量：步骤(6)得到的硅藻沉淀加入10mL AgNO3溶液
(12)将(11)中AgNO3混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到结合Ag+的硅藻沉淀；
(13)向(12)中结合Ag+的硅藻沉淀加入甲醇，脱除结合不稳定的Ag+，得到甲醇混合液；
(14)将(13)中甲醇混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到稳定结合Ag+的巯基硅藻沉淀；
(15)将(14)中稳定结合Ag+的巯基硅藻沉淀冷冻干燥，即得到载银硅藻抗菌材料。
(16)将硅藻壳体用无水乙醇分散于铜片上，置于30℃干燥，用导电胶将铜片粘到样品台上喷金后，采用SEM-EDS观察载银硅藻形貌和元素分布，形貌如图3a所示，硅藻壳体结构保持完整，EDS结果如图3b所示，Ag元素含量为0.21％，证明Ag+负载到硅藻表面。
(17)采用平板涂布法观察载银硅藻对大肠杆菌的抑菌效果，培养三天后的抑菌效果如图4所示，可见与不含载银硅藻的大肠杆菌平板相比，载银硅藻抗菌效果良好。
用量：20mL培养基接种5000个/mL大肠杆菌20μL。
实施例2
选用在TMOS:MPTTS＝3:1条件下培养硅藻(舟形藻)，采用硫酸、无水乙醇处理，在0.1M AgNO3溶液中分散结合Ag+。
(1)配置0.1M TMOS和MPTTS溶液，按3:1体积比混合，作为联合硅源加入到培养基中培养硅藻；
用量：1L培养基(Erdschreiber′s培养基)加入1mL联合硅源溶液，培养时间为8天，培养温度为25℃。
(2)将培养好的藻液过滤，得到富集藻液；
(3)向(2)中硅藻富集藻液中加入浓度为1M的硫酸，放置3h使硫酸与碳酸盐充分反应，得到硫酸硅藻混合液；
用量：100mL富集藻液加入400mL稀硫酸
(4)将(3)中H2SO4硅藻混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到经硫酸处理后的硅藻沉淀；
(5)向(4)中经H2SO4溶液酸洗后的硅藻沉淀加入无水乙醇，萃取硅藻细胞中的色素和杂质离子，得到无水乙醇混合液；
用量：步骤(4)得到的硅藻沉淀加入50mL无水乙醇
(6)将(5)中无水乙醇混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到经无水乙醇处理后的硅藻沉淀；
(7)在获取培养后硅藻12h前，取10mL培养后藻液，加入LysoSensor溶酶体黄/蓝色荧光探针(PDMPO)，继续培养12h，经步骤(3)～(6)后得到对壳体染色的硅藻；
用量：10mL培养后藻液加入3μL PDMPO
(8)采用显微镜观察硅藻壳体生长状况，图1c1-c2为硅藻壳体的显微镜下观察图像和蓝色荧光图，发现硅藻在TMOS:MPTTS＝3:1条件下蓝色荧光相对较强，表明硅藻壳体生物合成相对较好的进行。
(9)取10mL培养后藻液，经步骤(3)～(6)后得到少量硅藻沉淀，加入染色剂对巯基进行荧光标记。
标记方法：配置含有1mM EDTA的0.1M硼酸缓冲液，pH 9.5，加入5mg 7-氟苯并呋喃-4-磺酸铵盐，取5mL染色液用于分散硅藻沉淀，标记1h后使用去离子水洗涤3次。
(10)采用显微镜观察硅藻壳体的巯基，图2c1-c2为硅藻壳体的显微镜下观察图像和绿色荧光图，发现成功在硅藻壳体中实现巯基的原位合成。
(11)将(6)中硅藻沉淀在0.1M AgNO3溶液中超声分散15min，静置12h；
用量：步骤(6)得到的硅藻沉淀加入10mL AgNO3溶液
(12)将(11)中AgNO3混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到结合Ag+的硅藻沉淀；
(13)向(12)中结合Ag+的硅藻沉淀加入无水乙醇，脱除结合不稳定的Ag+，得到无水乙醇混合液；
(14)将(13)中无水乙醇混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到稳定结合Ag+的巯基硅藻沉淀；
(15)将(14)中稳定结合Ag+的巯基硅藻沉淀冷冻干燥，即得到载银硅藻抗菌材料。
(16)将硅藻壳体用无水乙醇分散于铜片上，置于30℃干燥，用导电胶将铜片粘到样品台上喷金后，采用EDS观察元素分布，EDS结果如图5所示，从图中可以清晰看到Ag元素均匀负载在硅藻表面。
(17)采用平板涂布法观察载银硅藻对大肠杆菌的抑菌效果，培养三天后的抑菌效果如图6所示，可见与不含载银硅藻的大肠杆菌平板相比，载银硅藻抗菌效果良好。
用量：20mL培养基接种5000个/mL大肠杆菌20μL。
实施例3
与实施例2的不同在于仅采用TMOS:MPTTS＝5:1的比例进行硅藻培养，采用显微镜观察硅藻壳体生长状况和硅藻壳体中的巯基，图1d1-d2中蓝色荧光较强，表明硅藻壳体生物合成进行良好，图2d1-d2中绿色荧光较强，表明硅藻壳体巯基含量较多。抑菌效果如图7所示，可见与不含载银硅藻的大肠杆菌平板相比，载银硅藻抗菌效果良好。
实施例4
选用在TMOS:MPTMS＝3:1条件下培养硅藻，采用盐酸、无水乙醇处理，在0.1MAgNO3溶液中分散结合Ag+。
(1)配置0.1M TMOS和MPTMS溶液，按3:1体积比混合，作为联合硅源加入到培养基中培养硅藻；培养时间为8天，培养温度为25℃。
用量：1L培养基(Erdschreiber′s培养基)加入1mL联合硅源溶液
(2)将培养好的藻液过滤，得到富集藻液；
(3)向(2)中硅藻富集藻液中加入浓度为1M的盐酸，放置3h使盐酸与碳酸盐充分反应，得到盐酸硅藻混合液；
用量：100mL富集藻液加入400mL稀盐酸
(4)将(3)中HCl硅藻混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到经盐酸处理后的硅藻沉淀；
(5)向(4)中经HCl溶液酸洗后的硅藻沉淀加入无水乙醇，萃取硅藻细胞中的色素和杂质离子，得到无水乙醇混合液；
用量：步骤(4)得到的硅藻沉淀加入50mL无水乙醇
(6)将(5)中无水乙醇混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到经无水乙醇处理后的硅藻沉淀；
(7)将(6)中硅藻沉淀在0.1M AgNO3溶液中超声分散15min，静置结合12h；
用量：步骤(6)得到的硅藻沉淀加入10mL AgNO3溶液
(8)将(7)中AgNO3混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到结合Ag+的硅藻沉淀；
(9)向(8)中结合Ag+的硅藻沉淀加入无水乙醇，脱除结合不稳定的Ag+，得到无水乙醇混合液；
(10)将(9)中无水乙醇混合液在5000rpm转速下离心10min，去除上清液，得到稳定结合Ag+的巯基硅藻沉淀；
(11)将(10)中稳定结合Ag+的巯基硅藻沉淀冷冻干燥，即得到载银硅藻抗菌材料。
(12)将硅藻壳体用无水乙醇分散于铜片上，置于30℃干燥，用导电胶将铜片粘到样品台上喷金后，采用EDS观察元素分布，EDS结果如图8所示，Ag元素含量为0.55％，Ag元素均匀负载在硅藻表面。
(13)采用平板涂布法观察载银硅藻对大肠杆菌的抑菌效果，培养三天后的抑菌效果如图9所示，可见与不含载银硅藻的大肠杆菌平板相比，载银硅藻抗菌效果良好。
用量：20mL培养基接种5000个/mL大肠杆菌20μL
对比例1
其他条件同实施例1一致，区别之处在于：选用在TMOS:MPTTS＝0:1条件下培养硅藻(舟形藻)，不采用TMOS，仅采用和实施例1相同用量的MPTTS进行硅藻培养。
图1a1-a2分别为TMOS:MPTTS＝0:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和蓝色荧光图(这里是代表不采用TMOS，只添加MPTTS)。从图中可以看到，当TMOS:MPTTS比例为0:1时，蓝色荧光较弱，表明硅藻壳体生物合成受到一定程度的抑制。
图2a1-a2分别为TMOS:MPTTS＝0:1的硅藻壳体的显微镜观察图像和巯基分布的绿色荧光图。从图中可以看到，当TMOS:MPTTS比例为0:1时，基本没有绿色荧光，表明硅藻壳体巯基含量极少，而实施例中TMOS:MPTTS比例为1:1～5:1时，绿色荧光逐渐增强，表明硅藻壳体巯基含量增多。

Claims (10)

1.一种载银硅藻材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)富巯基硅藻培养：将四甲氧基硅烷和(3-巯丙基)三甲氧基硅烷或(3-巯丙基)三乙氧基硅烷作为联合硅源培养硅藻；
2)硅藻收集及预处理：将藻液过滤或离心，得到富集藻液，再依次经稀酸溶液和醇洗涤，经固液分离收集沉淀；
3)载银硅藻制备：将预处理后的硅藻加入到硝酸银溶液中，分散后静置，经固液分离收集沉淀，经醇洗涤后固液分离，冷冻干燥得到载银硅藻材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)将浓度均为0.05-0.15M的TMOS和MPTMS或MPTTS以1:1～5:1的体积比混合，按照0.5-1.5mL硅源溶液/1L培养基的比例加入到培养基中培养硅藻。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)将浓度均为0.1M的TMOS和MPTMS或MPTTS优选以3:1～5:1的体积比混合，按照1mL硅源溶液/1L培养基的比例加入到培养基中培养硅藻。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)硅藻培养时间为7～10天，培养温度为22～25℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)取培养后的藻液，按照培养后藻液：富集藻液＝100:1～100:3的体积比富集，收集富集藻液用于酸洗。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)将富集藻液加入到稀HCl、H2SO4溶液中的至少一种酸洗后经固液分离，收集沉淀；
将酸洗后沉淀加入甲醇、乙醇中的至少一种处理，离心收集沉淀，反复此操作直至洗涤液无色透明。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)将预处理后的硅藻加入到硝酸银溶液中，超声分散，静置得到载银硅藻；将载银硅藻经离心，实现固液分离，收集沉淀；将沉淀加入甲醇、乙醇中的至少一种，离心收集沉淀，反复此操作至少一次。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤3)将预处理后的硅藻加入到0.1～0.5M硝酸银溶液中，超声分散至少15min，静置至少12h得到载银硅藻。
9.一种载银硅藻材料，其特征在于：由权利要求1-8任一项所述的方法制备而得。
10.权利要求9所述的载银硅藻材料的应用，其特征在于：用于制备抗菌材料。
CN202210545101.1A 2022-05-19 2022-05-19 一种载银硅藻材料及其制备方法和应用 Active CN114717118B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210545101.1A CN114717118B (zh) 2022-05-19 2022-05-19 一种载银硅藻材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210545101.1A CN114717118B (zh) 2022-05-19 2022-05-19 一种载银硅藻材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114717118A true CN114717118A (zh) 2022-07-08
CN114717118B CN114717118B (zh) 2023-07-25

Family

ID=82230618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210545101.1A Active CN114717118B (zh) 2022-05-19 2022-05-19 一种载银硅藻材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114717118B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007055947A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Daiichi Seimou Co Ltd 海苔養殖用殺藻殺菌処理剤、殺藻殺菌処理剤及び養殖海苔の処理方法
CN104226284A (zh) * 2014-09-12 2014-12-24 上海应用技术学院 一种巯基键合银离子色谱柱的制备方法和应用
US20150338403A1 (en) * 2013-02-01 2015-11-26 Oregon State University Embodiments of a composition comprising diatom frustules and a method of using
CN105350103A (zh) * 2015-12-01 2016-02-24 东华大学 一种抗菌材料及其制备方法
CN106085187A (zh) * 2016-08-23 2016-11-09 上海海事大学 一种高附着力低表面能载银防污涂料及其制备方法
CN108187610A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于污水处理的氮化碳-硅藻土的制备方法
CN108684708A (zh) * 2018-07-18 2018-10-23 中北大学 一种抗菌材料的制备方法
CN110201646A (zh) * 2019-05-14 2019-09-06 桂林理工大学 一种硅藻基镉离子印迹吸附剂及其制备方法和应用
CN110624126A (zh) * 2018-06-25 2019-12-31 中国海洋大学 一种氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法
CN111944162A (zh) * 2020-08-20 2020-11-17 夏振兴 一种超支化聚酯改性负载银离子硅藻土的制备方法
CN114314798A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 华夏碧水环保科技有限公司 负载铁和锰的硅藻土复合材料活化过硫酸盐去除有机污染物的方法
CN115926991A (zh) * 2022-12-02 2023-04-07 中国科学院广州地球化学研究所 一种降低硅藻壳体溶解度的方法及低溶解度硅藻和应用

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007055947A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Daiichi Seimou Co Ltd 海苔養殖用殺藻殺菌処理剤、殺藻殺菌処理剤及び養殖海苔の処理方法
US20150338403A1 (en) * 2013-02-01 2015-11-26 Oregon State University Embodiments of a composition comprising diatom frustules and a method of using
CN104226284A (zh) * 2014-09-12 2014-12-24 上海应用技术学院 一种巯基键合银离子色谱柱的制备方法和应用
CN105350103A (zh) * 2015-12-01 2016-02-24 东华大学 一种抗菌材料及其制备方法
CN106085187A (zh) * 2016-08-23 2016-11-09 上海海事大学 一种高附着力低表面能载银防污涂料及其制备方法
CN108187610A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于污水处理的氮化碳-硅藻土的制备方法
CN110624126A (zh) * 2018-06-25 2019-12-31 中国海洋大学 一种氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法
CN108684708A (zh) * 2018-07-18 2018-10-23 中北大学 一种抗菌材料的制备方法
CN110201646A (zh) * 2019-05-14 2019-09-06 桂林理工大学 一种硅藻基镉离子印迹吸附剂及其制备方法和应用
CN111944162A (zh) * 2020-08-20 2020-11-17 夏振兴 一种超支化聚酯改性负载银离子硅藻土的制备方法
CN114314798A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 华夏碧水环保科技有限公司 负载铁和锰的硅藻土复合材料活化过硫酸盐去除有机污染物的方法
CN115926991A (zh) * 2022-12-02 2023-04-07 中国科学院广州地球化学研究所 一种降低硅藻壳体溶解度的方法及低溶解度硅藻和应用

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAVIO, S等: "Functionalization of Frustules of the Diatom Staurosirella pinnata for Nickel (Ni) Adsorption From Contaminated Aqueous Solutions", 《FRONTIERS IN MARINE SCIENCE》, no. 9, pages 1 - 12 *
SU, DONG-LIN等: "Microwave assisted green synthesis of pectin based silver nanoparticles and their antibacterial and antifungal activities", 《MATERIALS LETTERS》, vol. 244, pages 35 - 38, XP085636475, DOI: 10.1016/j.matlet.2019.02.059 *
YU, YANG 等: "Chemical Functionalization of Diatom Silica Microparticles for Adsorption of Gold (III) Ions", 《JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY》, vol. 11, no. 12, pages 10349 - 10356 *
夏金兰 等: "硅藻土和壳聚糖纯化藻蓝蛋白及产品性质研究", 《天然产物研究与开发》, no. 6, pages 905 - 909 *
胡书毕 等: "巯基改性的硅藻土性能研究", 《浙江教育学院学报》, no. 4, pages 65 - 70 *
靳翠鑫: "硅藻土负载有机官能团及吸附性能研究", 《中国优秀硕士论文全文数据库》, no. 7, pages 016 - 356 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114717118B (zh) 2023-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jena et al. Biosynthesis and characterization of silver nanoparticles using microalga Chlorococcum humicola and its antibacterial activity
Schröfel et al. Biosynthesis of gold nanoparticles using diatoms—silica-gold and EPS-gold bionanocomposite formation
Pajerski et al. Attachment efficiency of gold nanoparticles by Gram-positive and Gram-negative bacterial strains governed by surface charges
Turlybekuly et al. Synthesis, characterization, in vitro biocompatibility and antibacterial properties study of nanocomposite materials based on hydroxyapatite-biphasic ZnO micro-and nanoparticles embedded in Alginate matrix
Dahoumane et al. A global approach of the mechanism involved in the biosynthesis of gold colloids using micro-algae
Arciniegas-Grijalba et al. ZnO-based nanofungicides: Synthesis, characterization and their effect on the coffee fungi Mycena citricolor and Colletotrichum sp.
Ahmad et al. Extracellular biosynthesis of monodisperse gold nanoparticles by a novel extremophilic actinomycete, Thermomonospora sp.
Mohammadi et al. Green synthesis, characterization and antimicrobial activity of silver nanoparticles (AgNPs) using leaves and stems extract of some plants
Feng et al. Antimicrobial activity of silver nanoparticles in situ growth on TEMPO-mediated oxidized bacterial cellulose
JP2007523096A (ja) 金属錯体化合物溶液とその応用
Rajgovind et al. Pterocarpus marsupium derived phyto-synthesis of copper oxide nanoparticles and their antimicrobial activities
CN110583691B (zh) 还原性氧化石墨烯-二硫化钼-银的三元复合抗菌材料及其制备方法和应用
CN101044848A (zh) 一种以丝素固载的纳米银抗菌粉体及其制备方法
Boulos et al. Unravelling the structure and function of human hair
Kiprono et al. Encapsulation of E. coli in biomimetic and Fe 3 O 4-doped hydrogel: structural and viability analyses
CN110000397A (zh) 一种基于鸡蛋壳模板的铜纳米材料及其制备方法、抗菌应用
Rosário et al. Photoluminescent organisms: how to make fungi glow through biointegration with lanthanide metal-organic frameworks
CN114469893B (zh) 一种季铵盐化二氧化硅纳米颗粒及制备方法与应用
Nahvi et al. Overview and prospectus of algal biogenesis of nanoparticles
Liang et al. Development of ZnO/Ag nanoparticles supported polydopamine-modified montmorillonite nanocomposites with synergistic antibacterial performance
CN108640262B (zh) 磁性纳米壳聚糖微球及其制备方法
CN114717118B (zh) 一种载银硅藻材料及其制备方法和应用
CN105821082A (zh) 假交替单胞菌在制备纳米材料中的应用
CN116672362A (zh) 一种铜纳米颗粒/片状富勒醇纳米复合材料的制备方法及其抑菌应用
CN104193012B (zh) 利用银纳米颗粒促进黄孢原毛平革菌去除重金属镉的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant