[发明专利]一种二氧化钛纳米片/溶菌酶多层复合薄膜及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌技术，具体的说是一种二氧化钛纳米片/溶菌酶多层复合薄膜及其制备和应用。

背景技术

人类生活环境中存在大量肉眼看不到的微生物，包括各种各样的细菌和真菌，它们在一定条件下便会成几何级数地迅速繁殖起来，表现为物品的腐败、变质、发霉和伤口的感染化脓等现象，直至给人类带来致命的疾病，对社会造成很大危害。

二氧化钛是一种化学性能稳定、环境友好、廉价易得的材料，在光催化、光降解和光电转换领域得到广泛应用。纳米锐钛型二氧化钛在太阳光照射下发生光催化反应，生成原子氧和氢氧自由基，因而具有很强的化学活性，产生杀菌、除臭、防污等多种功能，是一种对人体安全无毒、抗菌范围广、热稳定性优良的无机抗菌剂。

将层状钛酸盐前体通过溶胀剥离技术可制得单层或薄层的纳米片，其具有几埃到几纳米的厚度、几十到几百纳米的侧面尺度。因此，纳米片不仅具备前体材料物理化学性能，如半导体性能，又具有各向异性和高比表面积；由于量子尺寸效应，纳米片半导体具有更大的禁带宽度和更高的光反应活性。

在文献(1)J.Am.Chem.Soc.，2004，126：5851-5858中，N.Sasaki等人将二氧化钛纳米片与聚二烯丙基二甲基氧化铵PDDA通过静电层层自组装技术沉积到氧化铟锡导电玻璃基底上，制备成光电转换薄膜，在波长为280nm的单色光辐射下产生的光电流密度为0.4μA/cm²。

溶菌酶又称胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶，是一种能水解致病菌中黏多糖的碱性酶。主要通过破坏细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1，4糖苷键，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解。溶菌酶还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。因此，该酶具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。溶菌酶等电点为11.00-11.35，因此在中性介质中表面带有正电荷，理论上可与带负电荷的二氧化钛纳米片组装。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化钛纳米片/溶菌酶多层复合薄膜及其制备和应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种二氧化钛纳米片/溶菌酶多层复合薄膜，多层复合薄膜的构成为：基底/PEI/(TNS/LSZ)_n，其中基底为石英；PEI为聚乙烯亚胺，TNS为带负电荷的二氧化钛纳米片的层板；LSZ为在中性介质中表面带正电荷的溶菌酶；n为多层复合薄膜的层数，且1≤n≤20。所述PEI为在水溶液中为带正电荷的聚阳离子聚乙烯亚胺。所述二氧化钛纳米片为无机半导体材料，其化学组成为[Ti_1-δ□_δO₂]^4δ-；□代表由于钛元素缺失而产生的钛空位，δ代表钛空位的摩尔分数，0.07≤δ≤0.11，4δ-代表二氧化钛纳米片所带有的负电荷；其二氧化钛纳米片厚度为0.7-1.2nm，侧面尺度在100-800nm范围内。

二氧化钛纳米片/溶菌酶多层复合薄膜的制备方法，

1)二氧化钛纳米片胶体溶液的制备：将Cs₂CO₃和TiO₂按照1∶5.1-1∶5.5的摩尔比混合研磨，混合物在800-900℃下煅烧30-60分钟，然后研磨再以800-900℃下煅烧20-24小时后冷却，再次研磨并在800-900℃下煅烧20-24小时，得到层状钛酸铯Cs_xTi_2-x/4□_x/4O₄(CTO)，其中0.5≤x≤0.9；

然后将CTO与HCl按照50-200mL/g的液固比混合搅拌3-4天，产物用二次蒸馏的去离子水清洗至中性得到质子型钛酸盐H_xTi_2-x/4□_x/4O₄(HTO)，其中0.5≤x≤0.9；

最后将HTO与浓度为0.0017-0.5mol/L的四正丁基氢氧化铵(TBAOH)溶液按照250-300mL/g的液固比在室温下搅拌得乳白色悬浊液，再经高速离心得到二氧化钛纳米片胶体溶液；