綿竹耀隆化工有限公司 > 技術(shù)支持 > 磷酸鋯 抗菌領(lǐng)域磷酸鋯 抗菌領(lǐng)域
改變生物質(zhì)抑菌材料的新方向與技術(shù)
磷酸鋯（zirconium phosphate，ZrP）類化合物是近年來逐步發(fā)展起來的一類具有層狀結(jié)構(gòu)的多功能材料。相較于黏土類化合物，磷酸鋯具有組成成分單一、合成簡單和設(shè)計(jì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時磷酸鋯具有良好的離子交換性能和一定的擇形吸附與催化性能 ，故已引起科研工作者的關(guān)注并應(yīng)用于多個領(lǐng)域，包括金屬離子交換、吸附、催化反應(yīng)與光電子傳導(dǎo) 等，具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，磷酸鋯還具有良好的熱穩(wěn)定性和三維網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)可利用其層板上的氫質(zhì)子，與銀、銅、鋅和稀土元素等具有良好抑菌性能的金屬離子進(jìn)行交換、負(fù)載與固定 ，從而制得復(fù)合抑菌材料。
殼聚糖（chitosan，CS）是僅次于纖維素的第二大天然可再生生物質(zhì)多糖，廣泛地存在于蝦、蟹、昆蟲的外殼和藻類、菌類的細(xì)胞壁中。作為自然界中唯一一種帶正電的天然陽離子多糖，殼聚糖具有廣譜抑菌活性，但其只溶于部分無機(jī)酸溶液、不溶于水的缺點(diǎn)極大地限制了殼聚糖的應(yīng)用范圍。
因此，針對殼聚糖的應(yīng)用的缺陷，研發(fā)具有長效廣譜抑菌性和熱穩(wěn)定性的低成本新型抑菌材料，具有重要的理論與應(yīng)用價值。
創(chuàng)新技術(shù)
1、殼聚糖衍生物的制備
首先通過對殼聚糖進(jìn)行接枝改性得到具有良好水溶性和抑菌性能的殼聚糖衍生物
2、殼聚糖衍生物/ 磷酸鋯抗菌復(fù)合材料的制備
由于α-ZrP 的層間距（0.76 nm）較小，為使殼聚糖衍生物能夠快速進(jìn)入α-ZrP 層間，可以采用正丁胺對α-ZrP 進(jìn)行 “預(yù)撐”。在100 mL 去離子水中加入3.3 mmol α-ZrP 與3.3 mmol 正丁胺，50 ℃水浴振蕩4 h 后離心洗滌、真空干燥即可得到正丁胺柱撐的α-ZrP ( 以下簡稱為B-ZrP)。再分別將CEC為0.5的羧甲基殼聚糖（carboxymethyl chitosan，CMCS),N- 三甲基殼聚糖季銨鹽（N-trimethyl quaternary ammonium chitosan，TMCS）和N- 對苯甲氧基甲基殼聚糖季銨鹽（N-phenyl methoxy methyl quaternary ammonium chitosan，MBMCS)加入B-ZrP 溶液中，于微波800 W、60 ℃下攪拌1 h。產(chǎn)物經(jīng)去離子水和乙醇洗滌、離心后在60 ℃下真空干燥24 h，得到3種殼聚糖衍生物/ 磷酸鋯納米復(fù)合材料，分別記為CMCS-ZrP、TMCS-ZrP 和MBMCS-ZrP。其制備過程如下圖所示。
結(jié)論：通過與α-ZrP插層復(fù)合，殼聚糖衍生物的耐高溫性能得以提高，呈現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。抑菌實(shí)驗(yàn)證明了該復(fù)合材料具有良好的抑菌性能，為α-ZrP 負(fù)載具有抑菌性能的生物質(zhì)材料，制備新型抑菌復(fù)合材料提供了新的研究方向與最優(yōu)競爭力！
3、抑菌性能測試
選取金黃色葡萄球菌（S. aureus）和大腸桿菌（E. coli）分別作為革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌的代表菌種；
采用最小抑菌濃度（minimum inhibitory concentration，MIC）法對制得的納米復(fù)合材料的抑菌性能進(jìn)行測試。
所有培養(yǎng)基和實(shí)驗(yàn)用材均在滅菌鍋中于121 ℃環(huán)境中滅菌30 min，通過添加無菌營養(yǎng)肉湯溶液配制成含有106~107 CFU/mL E. coli 或S.aureus 的懸浮液；
將ZrP、B-ZrP、CMCS-ZrP、TMCS-ZrP 和MBMCSZrP分散于磷酸鹽緩沖液（phosphate buffered saline，PBS）中，并配置成一定濃度，與上述細(xì)菌懸浮液共混后置于生化培養(yǎng)箱中，于（37±1）℃下培養(yǎng) 24 h，以未見細(xì)菌生長的最低濃度作為復(fù)合材料的最小抑菌濃度。
采用最小抑菌濃度（minimum inhibitory concentration，MIC）法對制得的納米復(fù)合材料的抑菌性能進(jìn)行測試。
所有培養(yǎng)基和實(shí)驗(yàn)用材均在滅菌鍋中于121 ℃環(huán)境中滅菌30 min，通過添加無菌營養(yǎng)肉湯溶液配制成含有106~107 CFU/mL E. coli 或S.aureus 的懸浮液；
將ZrP、B-ZrP、CMCS-ZrP、TMCS-ZrP 和MBMCSZrP分散于磷酸鹽緩沖液（phosphate buffered saline，PBS）中，并配置成一定濃度，與上述細(xì)菌懸浮液共混后置于生化培養(yǎng)箱中，于（37±1）℃下培養(yǎng) 24 h，以未見細(xì)菌生長的最低濃度作為復(fù)合材料的最小抑菌濃度。
結(jié)論：通過與α-ZrP插層復(fù)合，殼聚糖衍生物的耐高溫性能得以提高，呈現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。抑菌實(shí)驗(yàn)證明了該復(fù)合材料具有良好的抑菌性能，為α-ZrP 負(fù)載具有抑菌性能的生物質(zhì)材料，制備新型抑菌復(fù)合材料提供了新的研究方向與最優(yōu)競爭力！
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