树莓型抗菌复合粒子的制备和性能研究

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针对价格较高的银系抗菌剂,本文通过复合制备了三种铜系树莓状结构的抗菌复合粒子,该粒子具有优异的抗菌性能和疏水性能,随后引入十二硫醇,进一步提高复合粒子的疏水性能,使得其抗菌性能得到进一步提高。主要内容如下:(1)制备了以聚多巴胺(PDA)为载体,铜纳米粒子(Cu NPs)作为无机抗菌剂的树莓状抗菌纳米粒子(PDA-Cu NPs)。研究了纳米粒子的微观形貌和抗菌性能。结果表明:PDA-Cu NPs粒子在水中具有良好的分散稳定性,平均粒径为500 nm左右;因铜纳米粒子的引入,构建了以PDA为载体,铜纳米粒子为抗菌剂的树莓状复合粒子,复合粒子表面粗糙度增加,表面接触角可达102.2°,疏水性能有所提高;随着硝酸铜(Cu(NO32·3H2O)含量不断增加,复合纳米粒子的抗菌性能也不断提高;当Cu(NO32·3H2O与PDA质量比为6/1时,抗菌性能较优,该条件下制备的复合粒子对大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)值分别为48.7μg/mL和195.0μg/mL,对表皮葡萄球菌的MIC和MBC值分别为39.0μg/mL和97.5μg/mL;PDA-Cu NPs对表皮葡萄球菌的抗菌性能优于大肠杆菌。(2)采用价格低廉的儿茶酚与三聚氰胺作为反应原料制备了三聚氰胺-儿茶酚微球(MF-CA),构建了以为MF-CA主体,铜纳米粒子为客体的树莓状抗菌复合粒子(MF-CA-Cu NPs)。研究了粒子的化学结构、微观形貌以及抗菌性能。结果表明:当甲醛与三聚氰胺的摩尔比较高,儿茶酚与三聚氰胺的摩尔比较小时,制备得到的MF-CA微球表面光滑,分散性较好,此时粒子的平均粒径在3μm左右;当铜离子的还原温度不断升高时,铜纳米粒子的粒径随之增加,但抗菌性能先增大后减小;随着Cu(NO32·3H2O含量不断增加,复合纳米粒子的抗菌性能也不断提高,可以在60分钟内可以全部杀死细菌。当Cu(NO32·3H2O与MF-CA质量比为4/1时,抗菌性能较优,在30分钟内可以实现对两种细菌的全部杀死,对大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)值分别为193.8μg/mL和387.5μg/mL,对表皮葡萄球菌的MIC和MBC值分别为48.4μg/mL和193.8μg/mL。(3)将疏水性强的十二硫醇(NDM)修饰上述两个树莓状复合粒子上,制备得到两种不同的疏水性抗菌粒子(PDA-Cu NPs-NDM、MF-CA-Cu NPs-NDM),研究了两种粒子的化学结构、微观形貌以及亲疏水性。研究结果表明:引入十二硫醇的PDA-Cu NPs抗菌粒子疏水性更强,接触角可达128.8°。PDA-Cu NPs-NDM粒子的抗菌测试表明,单纯引入十二硫醇的PDA粒子由于其表面疏水,粘附于表面的细菌菌落数明显减少;而负载铜纳米粒子后的PDA粒子,杀菌效率显著提高,对两种细菌的杀菌率可达88%以上;同时修饰十二硫醇以及负载铜纳米粒子的PDA-Cu NPs-NDM表面粘附的细菌减少约为99.9%,显示出优异的抗菌的性能。对于MF-CA-Cu NPs粒子,修饰十二硫醇后,接触角显著提高,从46.9°升至142.1°。负载铜纳米粒子后,两种细菌的CFU值都大大降低,再引入十二硫醇后,MF-CA-Cu NPs-NDM粒子表面的杀菌率约为99.9%,显示出疏水表面与铜纳米粒子的协同抗菌作用。
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