[发明专利]一种季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针及其制备方法

说明书

本发明涉及一种季铵化壳聚糖包覆Ag负载CoP纳米针材料及其制备方法与抗菌应用。所述材料为季铵化壳聚糖、Ag纳米颗粒及CoP纳米针的复合材料。材料表现为微米级的一维针状结构，所述一维针状结构的基体为CoP，长度为6‑7微米，宽度100‑200纳米。一维结构上负载有Ag纳米颗粒，尺寸为20‑50纳米。纳米材料外包覆有季铵化壳聚糖。该材料在1W/cm²808纳米近红外光照射下，可以在低浓度(50μg/mL)下快速(15min)杀灭99.5％的细菌。

技术领域

本发明属于抗菌材料技术领域，具体涉及一种季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针材料及其制备方法与抗菌应用。

背景技术

光热疗法是一种新型抗菌治疗模式，光热抗菌剂聚集在患病处引起局部高温，可以使细菌细胞膜去极化，引起细胞内物质的泄漏。光动力治疗是基于活性氧的一种治疗手段，可以强烈破坏微生物细胞，使相关生物大分子失活，最终抑制其生命活性。目前在抗菌领域内，结合光热和光动力治疗的抗菌剂是研究热点，然而目前仍然缺乏可以在低浓度下快速灭活细菌的杀菌剂。本发明设计了一种基于季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针材料可以在低浓度下实现快速杀菌。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针及其制备方法。本发明结合有机物包覆方法、Ag离子光还原方法和低温磷化方法制备出一种季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针，并将其应用于抗菌领域，该抗菌剂在近红外光照射下，可以在低浓度下快速杀灭细菌。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针，所述季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针表现为一维针状结构；所述一维针状结构的基体为CoP；所述一维针状结构负载有Ag纳米颗粒；Ag纳米颗粒包覆有季铵化壳聚糖。

进一步的，所述一维针状结构长度为6-7微米，宽度100-200纳米。

进一步的，Ag纳米颗粒尺寸为20-50纳米。

本发明提出的季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针材料，与现有的银基和季铵化壳聚糖抗菌剂的区别为，将CoP纳米材料首次用于抗菌，另外首次将三种组分有机结合，表现出来的性质为更优异的光热和光催化效应及抗菌性能。

第二方面，上述季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针材料的具体制备步骤为：

(1)将钴源和尿素溶于溶剂中得到溶液，然后进行水热反应，得到产物一维针状CoP纳米材料前驱体。

(2)将前驱体进行低温磷化得到CoP纳米针。

(3)通过超声和搅拌实现CoP纳米针上的Ag离子负载，通过光化学还原得到Ag负载的CoP纳米针。

(4)通过机械搅拌进行季铵化壳聚糖包覆，得到季铵化壳聚糖包覆的Ag负载CoP纳米针材料。

在本发明的一些实施方式中，钴源为Co(NO₃)₂·6H₂O或Co(Cl)₂·6H₂O。

在本发明的一些实施方式中，水热反应的温度为100-180℃，反应时间为6-24h；优选的，水热反应的温度为120℃，时间为12h。水热反应的温度和时间主要影响前驱体纳米针的均匀程度和聚集程度，水热时间长温度高，纳米针倾向于变长团聚。

在本发明的一些实施方式中，将一维针状CoP材料前驱体与磷源放置于加热设备中在惰性气氛下进行低温磷化；

在本发明的一些实施方式中，钴源溶液的溶剂为水。