CN115975249B - 一种抗菌海绵及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌海绵及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、以密胺海绵为基材涂敷多巴胺，提供改性位点，制备得到多巴胺海绵；S2、将多巴胺海绵通过迈克尔加成反应接枝季铵盐，制备得到离子液体分子刷海绵；S3、将离子液体分子刷海绵浸入硝酸银溶液接枝银离子，并用紫外线还原，制备得到银纳米粒子与离子刷耦合抗菌海绵。本发明提供的抗菌海绵的制备方法结合了物理与化学方法，实现协同抗菌，其制得的抗菌海绵杀菌效果好，可高效杀菌，并且细菌被杀死后，尸体能留在海绵里，不会重新排入水中，减少了安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于净水材料技术领域，具体涉及一种抗菌海绵及其制备方法。
背景技术
水是生命之源，是生命存在的必要条件，是构成人体组织的最重要成分。随着科学技术的飞速发展，工业废水、农业污水和生活污水等的大量排放造成了大范围的水污染，污染水中含有的重金属、有害细菌、有机毒物等对人类健康构成了严重威胁，水污染是造成疟疾、血吸虫病、登革热、癌症等重大疾病的主要原因，全世界每年大约有350万～500万人死于与水污染相关的疾病，在发展中国家大约有80％的疾病是通过饮用不卫生的水传播的。
因此，对饮用水进行杀菌是保障人体健康的重要前提。为了进一步提高净水效果，净水材料得到了快速的发展。海绵是一种具有多孔结构的材料，利用聚乙烯醇制得的海绵材料具有比表面积大、通量高、耐溶剂等性质。现有技术中，已有研究人员将海绵与杀菌剂结合制成净水材料。如申请号为201810024548.8的中国发明专利公开了一种抗菌吸附海绵材料的制备方法，在聚乙烯醇溶液中加入抗菌材料等，加热固化形成具有抗菌功能的海绵材料，但其仅利用宁酸、含银离子材料、壳聚糖、氧化锌等一种或多种作为杀菌材料，杀菌效果并不高效，并且细菌被杀死后，尸体会重新排入水中，造成安全隐患。
因此，开发具有良好抗菌效果且不会造成二次污染的海绵材料，成为该行业亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种抗菌海绵及其制备方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
第一方面，提供一种抗菌海绵的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S1、以密胺海绵为基材涂敷多巴胺，提供改性位点，制备得到多巴胺海绵；
S2、将多巴胺海绵通过迈克尔加成反应接枝季铵盐，制备得到离子液体分子刷海绵；
S3、将离子液体分子刷海绵浸入硝酸银溶液接枝银离子，并用紫外线还原，制备得到银纳米粒子与离子刷耦合抗菌海绵。
进一步地，步骤S1具体包括以下子步骤：
S1-1、将密胺海绵超声波处理，去除其中的小分子填料与助剂，冲洗风干，得到风干备用的密胺海绵；
S1-2、用400mL去离子水溶解1g多巴胺，加入100mL Tris-HCl溶液调整pH值为8.0-9.0，将风干备用的密胺海绵加入其中，振荡后取出，洗涤，制备得到多巴胺海绵。
进一步地，步骤S2具体包括以下子步骤：
S2-1、将1-甲基咪唑和1，4-二溴丁烷发生取代反应，制备得到NIL-Br；
S2-2、将NIL-Br与硫代乙酸钾季铵化，制备得到NIL-SAc；
S2-3、将NIL-SAc去乙酰化，制备得到NIL-SH；
S2-4、将多巴胺海绵浸入NIL-SH溶液中，制备得到离子液体分子刷海绵。
进一步地，步骤S2具体为：
S2-1、将2.5g 1-甲基咪唑和13.17g 1，4-二溴丁烷溶解在70ml二氯甲烷中，放入油浴锅内，在65℃下回流反应24小时，反应完成后，除去二氯甲烷，提纯产物，得到白色粘稠状液体，命名为中间产物NIL-Br；
S2-2、称取9.5g中间产物NIL-Br，4.5g硫代乙酸钾，加入70ml四氢呋喃溶剂，放入油浴锅内，在70℃下冷凝回流反应10小时，反应完成后，抽滤，收集滤液并除去溶剂，分离提纯，得到红棕色粘稠状液体，命名为中间产物NIL-SAc；
S2-3、取2g中间产物NIL-SAc，用无水乙醇溶解于锥形瓶中，将锥形瓶置于冰水浴中，取500mg氢氧化钠固体，加入去离子水配置成20mL氢氧化钠水溶液，将配置好的氢氧化钠水溶液缓慢滴加入锥形瓶中，密封反应1小时，反应完成后，用氢溴酸调整锥形瓶内溶液的pH值为2；萃取液体，搜集下层液体并干燥，除有机溶剂，得到黄棕色粘稠液体，命名为NIL-SH；
S2-4、用500mL无水乙醇溶解1g NIL-SH与1g三乙胺，将多巴胺海绵挤压去水后完全浸入其中，振荡后取出，洗涤风干，制备得到离子液体分子刷海绵。
进一步地，步骤S3具体包括以下子步骤：
S3-1、选择避光环境，用350mL去离子水溶解120mg的硝酸银固体，得到硝酸银溶液；
S3-2、将离子液体分子刷海绵完全浸入硝酸银溶液，振荡后取出，在365nm波长的紫外光下处理1小时，洗涤风干，得到银纳米粒子与离子刷耦合抗菌海绵。
第二方面，提供一种由上述制备方法制得的抗菌海绵。
本发明的有益效果为：
本发明提供的抗菌海绵的制备方法结合了物理与化学方法，实现协同抗菌，其制得的抗菌海绵杀菌效果好，可高效杀菌，并且细菌被杀死后，尸体能留在海绵里，不会重新排入水中，减少了安全隐患。
附图说明
图1为本发明实施例提供的NIL-Br的核磁共振波谱图；
图2为本发明实施例提供的NIL-SAc的核磁共振波谱图；
图3为本发明实施例提供的NIL-SH的核磁共振波谱图；
图4为本发明实施例提供的MS海绵，MS@IL(SH)海绵和MS@IL(SH)/Ag海绵的傅里叶红外光谱图；
图5为本发明实施例提供的MS@IL(SH)海绵的傅里叶红外光谱图；
图6为本发明实施例提供的MS@IL(SH)/Ag海绵的傅里叶红外光谱图；
图7为本发明实施例提供的MS@IL(SH)/Ag海绵的应力-应变曲线图；
图8为本发明实施例提供的MS@IL(SH)/Ag海绵的SEM测试表面形貌示意图；
图9为本发明实施例提供的MS@IL(SH)/Ag海绵的EDS图谱；
图10为本发明实施例提供的MS海绵，MS@IL(SH)海绵和MS@IL(SH)/Ag海绵的抗菌性能测试示意图；
图11为本发明实施例提供的MS海绵，MS@IL(SH)海绵和MS@IL(SH)/Ag海绵的细菌SEM测试示意图；
图12为本发明实施例提供的MS海绵，MS@IL(SH)海绵和MS@IL(SH)/Ag海绵的细菌荧光测试示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例
1、1-(4-巯基丁基)-3-甲基-1H-咪唑-3-溴化铵(NIL-SH)离子液体的合成：
第一步：1-甲基咪唑和1，4-二溴丁烷发生取代反应。
在具有磁力搅拌器的100ml圆底烧瓶中，将2.5g(30.5mmol)1-甲基咪唑和13.17g(71mmol)1，4-二溴丁烷充分溶解在70ml二氯甲烷中，放入油浴锅内，在65℃下回流反应24小时。反应完成后，用旋转蒸发仪将体系内参与的二氯甲烷除去，再利用柱层析法将产物提纯，得到白色粘稠状液体，命名为中间产物NIL-Br。
第二步：将第一步产物NIL-Br与硫代乙酸钾季铵化得到1-(4-(S-乙酰基)-巯基丁基)-3-甲基咪唑溴化物(NIL-SAc)。
在100mL圆底烧瓶中称取9.5g(30mmol)中间产物NIL-Br，4.5g(40mmol)硫代乙酸钾，加入70ml四氢呋喃溶剂，反应体系呈红棕色，放入油浴锅内，在70℃下冷凝回流反应10小时。反应完成后，将产物通过砂芯漏斗抽滤，收集滤液并除去溶剂。通过柱层析法分离提纯，得到红棕色粘稠状液体，命名为中间产物NIL-SAc。
第三步：利用第二步产物NIL-SAc去乙酰化得到目标分子1-(4-巯基丁基)-3-甲基-1H-咪唑-3-溴化铵(NIL-SH)。
取2g中间产物NIL-SAc，用无水乙醇溶解于250mL锥形瓶中。将锥形瓶置于冰水浴里。取500mg氢氧化钠固体，加入去离子水(RO)配置成20mL氢氧化钠水溶液。将配置好的氢氧化钠水溶液分5分钟缓慢滴加入锥形瓶中，密封反应1小时。反应完成后，配置30mL浓度为2mol/L的氢溴酸溶液，滴加入锥形瓶，直至调整pH为2。接着用二氯甲烷萃取液体三次，搜集下层液体并加入无水硫酸钠干燥，去除残留的水分。之后用旋转蒸发仪去除有机溶剂，得到黄棕色粘稠液体，命名为NIL-SH。
2、海绵的制备：
将商用密胺海绵裁剪为1cm*1cm*1cm的正方体，用50％乙醇水溶液浸泡超声波处理15分钟，去除密胺海绵中的小分子填料与助剂。将海绵取出，用去离子水冲洗三次后，置于通风处风干备用，得到密胺海绵(MS)。
3、抗菌海绵的制备：
在圆底烧杯中用400mL的去离子水溶解1g多巴胺，加入100mL Tris-HCl溶液调整pH值为8.5左右。加入风干备用的密胺海绵，在室温25℃下振荡24小时，使多巴胺均匀涂敷在密胺海绵表面。振荡完成后将海绵取出，用去离子水洗涤三次，除去未附着的多巴胺，制备得到多巴胺海绵(MS@PDA)，在浸泡在去离子水中备用。
在试剂瓶中用500mL无水乙醇溶解1g第三步反应所制备的NIL-SH与1g三乙胺，将多巴胺海绵挤压去水后浸入上述溶液，使海绵完全浸没在溶液中。以140rpm的转速振荡24小时，之后将海绵取出用去离子水洗涤三次，除去未反应的NIL-SH后，置于通风处风干备用，制备得到离子液体分子刷海绵(MS@IL(SH))。
用锡纸将500mL圆底烧杯包裹两层保证避光环境，用350mL去离子水溶解120mg的硝酸银固体。将备用的离子液体分子刷海绵浸入硝酸银溶液，挤压膨胀三次，完全浸入溶液中，在25℃下避光振荡12小时，使银离子与多巴胺涂层发生耦合作用。振荡完成后，取出海绵置于100mL圆底烧杯中，在365nm波长的紫外光下处理1小时，将银纳米离子还原为银纳米颗粒。还原后将海绵用去离子水洗涤三次，除去未耦合的银离子与银颗粒，于通风处风干备用，得到银纳米粒子与离子刷耦合抗菌海绵(MS@IL(SH)/Ag)。
4、表征实验：
(1)核磁共振波谱测试
利用AVIIIHD400MHz核磁共振波谱仪(Bruker，Germany)记录核磁共振氢谱、核磁共振碳谱，以氘代氯仿(CDCl3)为溶剂，测定NIL-Br和NIL-SAc分子结构，结果如图1-图2所示。以氘代二甲亚砜(DMSO-d6)为溶剂，测定NIL-SH的分子结构，结果如图3所示，3.49ppm的峰值表明硫代乙酸接枝到NIL-Br上，4.97ppm的峰值表明NIL-Br被还原为巯基。
(2)傅里叶红外光谱测试
采用傅里叶红外光谱(Nicolet560,USA)在4000～600cm-1范围内对MS海绵，MS@IL(SH)海绵和MS@IL(SH)/Ag海绵样品进行成分分析。结果如图4-图6所示。图4中，MS@IL(SH)出现了S元素，代表季铵盐接枝成功；MS@IL(SH)/Ag出现了Ag元素，代表纳米银粒子接枝成功。图5中，401.7eV和399eV的两个峰分别代表咪唑环的N原子和季胺盐的N+离子。图6中的MS@IL(SH)/Ag包含368eV和374eV的两个峰，分别对应纳米银粒子的Ag3d5/2和Ag 3d3/2。
(3)压缩强度测试：
使用Instron5567万能材料试验机(InstronCorporation，Boston，MA，USA)进行循环压缩实验，测试MS@IL(SH)/Ag海绵样品的压缩强度。以1mm/min的速度压缩海绵应变65％，重复5个循环，MS@IL(SH)/Ag海绵样品的微观结构没有明显损伤。应力-应变曲线如图7所示。
(4)扫描电镜(SEM)测试
采用Apreo S HiVoc扫描电子显微镜(FEI，USA)观察MS@IL(SH)/Ag海绵的表面形貌。观察前将海绵彻底风干，将样品用导电胶固定在样品台上，并喷金60s，随后进行表面形貌观察。结果如图8所示。在所有尺寸的颗粒中，左边指向聚多巴胺，右边指向纳米银粒子。
采用与SEM相同的设备，利用能量色散X射线能谱(EDS)图谱显示所选部分的SEM图像中的元素组成和分布。结果如图9所示。MS@IL(SH)/Ag海绵的C，Ag，N，O，S，Br元素在表面均匀分布。
(5)抗菌性能测试
取革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌(S.aureus))和革兰氏阴性菌(大肠杆菌(E.coli))作为模型细菌，对制备的抗菌海绵进行评价。
将所选类型的细菌放在Luria-Bertani(LB)液体培养基中，以37℃，转速为250rpm，在微生物培养箱中孵育12小时，调整菌悬液至108CFU/mL。为了测定海绵(MS@PDA、MS@IL(SH)和MS@IL(SH)/Ag)与细菌在不同接触时间下的菌落数量，将新鲜制备的菌悬液用生理盐水稀释为106CFU/mL菌悬液供进一步使用。将三种海绵分别完全浸泡在1.2mL所获得的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌悬液中，然后以15、30、60、120min为时间点，从海绵上抽吸30μL悬浮液，稀释至合适的溶液浓度后，取100μL稀释后的悬液均匀分散在固体琼脂平板上，37℃培养24小时。最后，通过目测观察来计数生成的菌落单位。
如图10所示，对于大肠杆菌，MS@IL(SH)海绵的杀菌功效从15分钟时的13.1％上升到60分钟时的33％，120分钟后达到66.6％。相比之下，MS@IL(SH)/Ag的杀菌能力更强，15min杀菌效率达到96.2％，30min后即可完全杀灭大肠杆菌。在对金黄色葡萄球菌的实验中，在15、30、60和120分钟时，MS@IL(SH)的抗菌效率分别达到40.3％、60.5％、79.3％和90.1％，抗菌性能较好。经AgNPs改性后的海绵在120分钟内可杀灭99.9％的细菌。
(6)SEM与细菌荧光测试
SEM：将各种海绵分别与大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行培养，如图11所示，观察到部分细菌附着在MS表面并存活。而在MS@IL(SH)和MS@IL(SH)/Ag的表面，虽然观察到表面仍有细菌存在，但其形态发生了明显变化，证明接枝物质对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌能力。
细菌荧光测试：取2mL(108CFU mL-1)菌悬液与海绵充分接触2小时，挤出。用碘化丙啶和SYTO 9(Thermo Fisher LIVE/DEAD BacLight bacteria living Kit)对纯化的菌悬液进行染色，并进行扫描电镜观察，检测活菌和死菌数量。活菌染成绿色，死菌染成红色。
如图12所示，接触改性海绵后，活菌数量明显减少，而死菌数量没有明显增加。这一发现证明了MS@IL(SH)/Ag海绵的高效协同抗菌机制，对彻底去除细菌具有重要意义。
本发明提供的抗菌海绵的制备方法结合了物理与化学方法，实现协同抗菌，其制得的抗菌海绵杀菌效果好，可高效杀菌，并且细菌被杀死后，尸体能留在海绵里，不会重新排入水中，减少了安全隐患。
于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种抗菌海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、以密胺海绵为基材涂敷多巴胺，提供改性位点，制备得到多巴胺海绵；
S2、将多巴胺海绵通过迈克尔加成反应接枝季铵盐，制备得到离子液体分子刷海绵；
S3、将离子液体分子刷海绵浸入硝酸银溶液接枝银离子，并用紫外线还原，制备得到银纳米粒子与离子刷耦合抗菌海绵；
步骤S2具体包括以下子步骤：
S2-1、将1-甲基咪唑和1，4-二溴丁烷发生取代反应，制备得到NIL-Br；
S2-2、将NIL-Br与硫代乙酸钾取代，制备得到NIL-SAc；
S2-3、将NIL-SAc去乙酰化，制备得到NIL-SH；
S2-4、将多巴胺海绵浸入NIL-SH溶液中，制备得到离子液体分子刷海绵。
2.根据权利要求1所述的抗菌海绵的制备方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下子步骤：
S1-1、将密胺海绵超声波处理，去除其中的小分子填料与助剂，冲洗风干，得到风干备用的密胺海绵；
S1-2、用400mL去离子水溶解1g多巴胺，加入100mL Tris-HCl溶液调整pH值为8.0-9.0，将风干备用的密胺海绵加入其中，振荡后取出，洗涤，制备得到多巴胺海绵。
3.根据权利要求1所述的抗菌海绵的制备方法，其特征在于，步骤S2具体为：
S2-1、将2.5g 1-甲基咪唑和13.17g 1，4-二溴丁烷溶解在70mL二氯甲烷中，放入油浴锅内，在65℃下回流反应24小时，反应完成后，除去二氯甲烷，提纯产物，得到白色粘稠状液体，命名为中间产物NIL-Br；
S2-2、称取9.5g中间产物NIL-Br，4.5g硫代乙酸钾，加入70ml四氢呋喃溶剂，放入油浴锅内，在70℃下冷凝回流反应10小时，反应完成后，抽滤，收集滤液并除去溶剂，分离提纯，得到红棕色粘稠状液体，命名为中间产物NIL-SAc；
S2-3、取2g中间产物NIL-SAc，用无水乙醇溶解于锥形瓶中，将锥形瓶置于冰水浴中，取500mg氢氧化钠固体，加入去离子水配置成20mL氢氧化钠水溶液，将配置好的氢氧化钠水溶液缓慢滴加入锥形瓶中，密封反应1小时，反应完成后，用氢溴酸调整锥形瓶内溶液的pH值为2；萃取液体，搜集下层液体并干燥，除有机溶剂，得到黄棕色粘稠液体，命名为NIL-SH；
S2-4、用500mL无水乙醇溶解1g NIL-SH与1g三乙胺，将多巴胺海绵挤压去水后完全浸入其中，振荡后取出，洗涤风干，制备得到离子液体分子刷海绵。
4.根据权利要求1所述的抗菌海绵的制备方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下子步骤：
S3-1、选择避光环境，用350mL去离子水溶解120mg的硝酸银固体，得到硝酸银溶液；
S3-2、将离子液体分子刷海绵完全浸入硝酸银溶液，振荡后取出，在365nm波长的紫外光下处理1小时，洗涤风干，得到银纳米粒子与离子刷耦合抗菌海绵。
5.一种由权利要求1-4中任意一项所述的抗菌海绵的制备方法制得的抗菌海绵。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105833747A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-10 | 南京理工大学 | 季铵化壳聚糖htcc-银∕聚醚砜抗菌膜及其制备 |
| CN106279037A (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 温州医科大学 | 卤化‑1‑(4‑巯基丁基)‑3‑甲基咪唑离子液体及其制备方法和应用 |
| CN109200835A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-15 | 天津工业大学 | 一种仿生构建聚季铵盐型抗菌pvdf膜的制备方法 |
| CN113234175A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-10 | 陕西科技大学 | 离子液体改性的纤维素基抗菌材料及其制备方法和应用 |
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Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN106279037A (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 温州医科大学 | 卤化‑1‑(4‑巯基丁基)‑3‑甲基咪唑离子液体及其制备方法和应用 |
| CN109200835A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-15 | 天津工业大学 | 一种仿生构建聚季铵盐型抗菌pvdf膜的制备方法 |
| CN113234175A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-10 | 陕西科技大学 | 离子液体改性的纤维素基抗菌材料及其制备方法和应用 |
| CN113979526A (zh) * | 2021-09-09 | 2022-01-28 | 盐城工学院 | 一种负载纳米金属可循环使用材料的制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ran Wei et al..Separation and Purification Technology.2021,第282卷120100. * |
Also Published As
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