一种长效抗菌材料及其制备方法和应用

本发明属于抗菌材料领域，具体涉及一种长效抗菌材料及其制备方法和应用。背景技术：1、近年来，由于细菌和其他微生物感染而造成严重疾病和败血症的人员数量越来越多。为了克服由细菌引起的感染，通常将抗生素的使用作为常用策略。然而，抗生素的过度使用导致了多重耐药细菌的发展，因此，需要更强或更复杂的抗生素配方来有效地对抗它们。将这个问题的影响最小化的一种替代方法是预防，即通过阻碍细菌的生长和发育或简单地阻止它们的粘附来避免细菌在不同的基质表面上的增殖。从这个意义上说，研究和开发新型抗菌材料正成为一个很好的途径。2、聚合物和聚合物基材料有许多不同的应用，例如用作生物医学领域的框架。在医用材料众多理想的功能中，抗菌作用占据了首要位置，因为可以防止医疗器械、假体材料、导管(尿管或静脉导管)和外科口罩上的细菌生长。聚合物基抗菌材料在食品科学与技术方面也非常有用。希望使用抗菌材料制备活性或智能包装，以提高食品质量并延长其保质期。3、抗菌材料的使用在生物医学及相关科学技术领域已变得必不可少。每年都有很多人死于病原体感染。在不同的病原体(细菌、病毒、真菌、藻类等)中，制药业特别关注细菌，主要是由于所谓的多重耐药细菌(mdr)的出现。据世界卫生组织(世卫组织)称，抗生素耐药性是全球健康和粮食安全面临的最大危险之一，因为抗生素耐药性可能影响世界上任何年龄和任何地方的任何人。最常见的细菌是不动杆菌、假单胞菌和一些肠杆菌，如克雷伯氏菌、大肠杆菌、沙雷氏菌和变形杆菌。这些细菌会引起严重的感染，如血液感染和肺炎，甚至死亡。4、生物医学器械和植入物表面的细菌生长发育被认为是器械相关感染(devicerelated infections,dri)的主要原因。一些研究考虑了由于细菌定植在医疗器械中的感染造成的影响，报道尿导管感染和中心静脉感染是最常见的感染，其次是骨科植入物。污染会导致菌落的形成，然后成为成熟的生物膜。除导管外，假体心脏瓣膜、起搏器、血管移植物、骨科植入物或假关节、隐形眼镜等也存在器械相关感染。骨科植入物术后感染也很常见。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(mrsa)和大肠杆菌是医疗器械相关感染的主要病原菌。对抗这些细菌最常见的策略之一是使用控释药物或抗生素。这种方法有一些明显的好处，因为它可以抑制生物膜的形成，减少感染的风险，从而降低患者的死亡率。5、近年来，人们致力于开发具有优异抗菌性能的聚偏二氟乙烯(pvdf)基薄膜，以防止表面污染物的积聚。各种有机和无机填料已被报道加入pvdf膜，以增加其抗菌性，如ag纳米粒子，功能化石墨烯，moo3纳米线，纳米zno粉、纳米tio2和金属有机框架。一般来说，要求加入到pvdf膜中的有效抗菌材料能够缓慢释放，释放太快，抗菌有效期太短，释放太慢，达不到抗菌效果。ag纳米粒子作为一种公认的高效抗菌材料，在低表面积的纳米粒子上的负载不高。原则上，银离子的吸附量和缓释取决于底物的表面积和银离子与底物的相互作用。因此，对有效抗菌离子的吸附量和可控的释放速度是一个关键问题。如何克服以上问题，并提供出一种高效合理的抗菌方法，这成为亟待解决的技术问题。技术实现思路1、为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种持久抗菌活性的方法，通过选择一种具有负电性的纳米颗粒作为负载银离子的载体材料，再结合pvdf制备成抗菌薄膜材料，此种强负电性的纳米颗粒是通过静电相互作用来结合银离子，不仅比简单的物理吸附具有更强的相互作用力，而且还增加了吸附量，降低了银离子的释放速度，并且该设计方法简单，易于实现产业化。2、为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：3、本发明提供了一种长效抗菌材料，所述抗菌材料以磷酸钛钠为吸附载体，将ag离子吸附在所述磷酸钛钠的表面，且所述抗菌材料的平均粒径小于200nm。4、本发明还提供了上述抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：5、将nati2(po4)3和agno3按摩尔比1:2分散在去离子水中，混合均匀后，离心出沉淀物，制得所述抗菌材料。6、进一步地，所述沉淀物经乙醇清洗三次、80℃真空烘干后，制得所述抗菌材料；所述nati2(po4)3分散在去离子水中的质量分数为0.2-0.25wt％。7、进一步地，所述nati2(po4)3具体制备步骤包括：8、将ch3coona和h3po4混合制得a溶液；将丁醇钛和乙醇混合制得b溶液；将a和b混合并搅拌均匀，置入反应釜中160℃反应3h，离心，乙醇洗三次，80℃真空烘干，制得nati2(po4)3粉末。9、本发明还提供了一种长效抗菌薄膜材料，所述抗菌薄膜材料为pvdf膜，均匀分散有如上述的抗菌材料。10、进一步地，所述抗菌薄膜材料通过凝固浴制备而得。11、本发明还提供上述的抗菌薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：12、将pvdf浆料与抗菌材料均匀溶解于第一溶剂中，然后涂敷在玻璃板上，随后进入凝固浴中，固化得到初成膜，再去除初成膜中的溶剂，得到持久抗菌ag-ti/pvdf薄膜。13、进一步地，所述第一溶剂为n-甲基吡咯烷酮溶剂，所述凝固浴为去离子水。14、进一步地，所述去除出成膜中的溶剂的具体方法为：在室温下晾干不少于48h或在80℃下干燥至少8h。15、本发明与现有技术相比较，具有如下突出实质性特点和显著优点：16、1.本发明利用简单负溶胶溶液性质，将硝酸银加入到磷酸钛钠纳米颗粒的悬浮液中，纳米颗粒纳米级的表面积可以为银离子提供大量的附着位点，可有效作为银离子载体，银离子与磷酸钛钠纳米颗粒之间的静电相互作用力可以保证银离子的缓慢释放，以达到有效的持久抗菌效果。17、2.本发明方法将抗菌材料与pvdf有效结合为抗菌薄膜材料，对大肠杆菌和黄金色葡萄球菌均有高的抑菌活性，能够保持持久的抑菌活性。18、3.本发明方法解决了银离子负载量低以及不能缓慢释放银离子的瓶颈问题，并且制备工艺简单，容易实现，为持久抗菌活性材料的制备开辟了新途径。技术特征：1.一种长效抗菌材料，其特征在于，所述抗菌材料以磷酸钛钠为吸附载体，将ag离子吸附在所述磷酸钛钠的表面，且所述抗菌材料的平均粒径小于200nm。2.权利要求1所述抗菌材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述沉淀物经乙醇清洗三次、80℃真空烘干后，制得所述抗菌材料；所述nati2(po4)3分散在去离子水中的质量分数为0.2-0.25wt％。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述nati2(po4)3具体制备步骤包括：5.一种长效抗菌薄膜材料，其特征在于，所述抗菌薄膜材料为pvdf膜，均匀分散有如权利要求1所述的抗菌材料。6.如权利要求5所述的抗菌薄膜材料，其特征在于，所述抗菌薄膜材料通过凝固浴制备而得。7.权利要求6所述的抗菌薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为n-甲基吡咯烷酮溶剂，所述凝固浴为去离子水。9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述去除初成膜中的溶剂的具体方法为：在室温下晾干不少于48h或在80℃下干燥至少8h。技术总结本发明公开了一种长效抗菌材料及其制备方法和应用。该抗菌材料以磷酸钛钠为吸附载体，将Ag离子吸附在所述磷酸钛钠的表面，且该抗菌材料的平均粒径小于200nm。将PVDF浆料与抗菌材料均匀溶解于第一溶剂中，然后涂敷在玻璃板上，随后进入凝固浴中，固化得到初成膜，再去除初成膜中的溶剂，得到持久抗菌Ag‑Ti/PVDF薄膜。在本发明中，以常见的大肠杆菌和黄金色葡萄球菌B为例，仅含有1wt％Ag‑Ti纳米颗粒填料的PVDF膜在抑菌圈和抑菌率的测试中均表现出了优异的持久抗菌性能。本发明有效解决了抗菌材料缓慢释放及持久抗菌活性的瓶颈，为持久抗菌活性材料的实际应用开辟了新的途径。技术研发人员：吴超,张英,杨世玉,占佳佳受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/3/24