[发明专利]功能化氧化石墨烯负载纳米银抗菌材料及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米银抗菌材料技术领域，特别涉及一种氨基化聚乙二醇功能化氧化石墨烯负载纳米银抗菌材料及其制备方法和在抑菌、杀菌等领域中的应用。

背景技术

健康是人们最为关注的话题之一，然而，细菌无处不在、无孔不入，它们的传播和蔓延严重威胁着人类的健康。利用抗菌材料来杀灭和抑制有害细菌的生长、繁殖是提高人类健康水平的一个重要手段。

针对细菌对抗菌素产生的耐药性，研发出更高效的抗菌药物尤其是抑制耐药细菌药物是目前医药领域的重要策略。在众多的抗菌材料中，无机抗菌剂具有对人体的毒副作用较低，环境污染小等优点，引起人们的高度重视。无机抗菌剂主要包括Ag、Cu、Zn、Ti等金属及其离子，它们具有杀灭细菌或者降低细菌的繁殖、生长能力的特性。无机抗菌剂中，目前研究最多、开发和应用较快、商业化应用最多的是Ag系无机抗菌剂。因为Ag的杀菌能力最强，其杀菌强度约为Zn²⁺的1000倍。由于Hg、Cd、Pb和Cr等其它金属的毒性较大，目前无机抗菌剂使用的主要为Ag、Cu和Zn。耐热性好、抗菌谱广、有效抗菌期长、毒性较低、不会产生耐药性等是Ag系无机抗菌剂具有的显著优点。但是，与此同时，Ag系无机抗菌剂也具有易变色、制备相对困难等的缺点。

针对纳米银价格高、难分散和易氧化变色的缺点，近年来研究发现载体纳米化，可使抗菌材料具有更大的比表面积，负载效率高，对微生物产生更强的吸附作用，从而表现出更好的抗菌效果。石墨烯是单原子厚度的二维碳材料，具有高比表面积、突出的导热性能和力学性能、非凡的电子传递性能等一系列优异性质，是功能材料的理想载体，其衍生物氧化石墨烯在具备石墨烯以上性质之外，还带有丰富的官能团，如羟基(-OH)、羧基(-COOH)、羰基(-C＝O)，这些基团的存在对氧化石墨烯能够进行功能化修饰。近年来纳米材料的形貌和粒径对抗菌性能影响的研究越来越受到人们的关注，人们希望寻找到高效且不产生耐药的抗菌材料，即通过制备不同形貌或者不同粒径的纳米材料作为抗菌材料，从而发现最佳的抗菌纳米形貌和粒径。如今不同形貌及粒径的纳米已经成为新纳米制备的一个主攻方向，希望此研究为临床提供新的治疗途径和有效药物，在抗菌研究上实现重大突破。

至今未发现有关氨基化聚乙二醇功能化氧化石墨烯负载不同粒径的纳米银抗菌材料及其用于抑菌、杀菌的报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种氨基化聚乙二醇功能化氧化石墨烯负载纳米银抗菌材料的制备方法。本发明利用氨基化聚乙二醇对载体氧化石墨烯进行功能化，提高了氧化石墨烯负载纳米银的稳定性以及在抑菌、杀菌过程中的生物活性，增加纳米银抗菌活性的有效性及抗菌材料的持续性。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的氨基化聚乙二醇功能化氧化石墨烯负载纳米银抗菌材料。本发明的纳米银抗菌材料中纳米银可具有不同的粒径，且在特定粒径范围内具有显著优异的抗菌效果。

本发明再一目的在于提供上述氨基化聚乙二醇功能化氧化石墨烯负载纳米银抗菌材料在抑菌、杀菌等领域中的应用。其中，负载的纳米银为主要活性成分，具有抑制细菌生长和杀菌的功能。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种氨基化聚乙二醇功能化氧化石墨烯负载纳米银抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)水浴超声条件下，将氨基化聚乙二醇加入氧化石墨烯的水溶液中，再加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，调节pH后搅拌反应，得到氨基化聚乙二醇修饰的氧化石墨烯(GO@PEG)；

(2)将步骤(1)制备得到的氨基化聚乙二醇修饰的氧化石墨烯配成水溶液，加入硝酸银，待溶解后加热至沸腾，加入柠檬酸钠或NaBH₄水溶液，反应，冷却，得到氨基化聚乙二醇功能化氧化石墨烯负载纳米银抗菌材料(GO@PEG@AgNps)。

步骤(1)中所用氧化石墨烯与氨基化聚乙二醇的质量比优选为1:1～1:2。

步骤(1)所用氧化石墨烯与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)的质量比优选为1:2～1:2.5。

步骤(1)所用氧化石墨烯与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的质量比优选为1:4～1:5。

步骤(2)中所用氨基化聚乙二醇修饰的氧化石墨烯和硝酸银的质量比优选为1:1～1:2。

步骤(2)中所用硝酸银和柠檬酸钠的质量比优选为1:1～1:2。