[發明專利]一種基于冷凍干燥技術制備的聚合薄膜及其方法和應用

有效

• 申請號: 201310184323.6
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN104163933B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 萬逸;張盾
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C09D5/16;C09D129/04;C09D175/02;C09D7/12
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 周秀梅,李穎

技術領域

本發明涉及生物污損防護薄膜應用，具體的說是一種基于冷凍干燥技術制備的聚合薄膜及其方法和應用。

背景技術

微生物污損在醫學設備、醫療應用、水處理和環境安全等領域具有重要影響。這是因為有害微生物的傳染是非常復雜的領域。研究發現許多方法都可以降低微生物污損傳播。

許多生物污損機制，包括抗生素，噬菌體療法，宿主防御肽和抗菌涂料等。抗生素是常用的殺滅細菌方法，但它往往對特定的細菌和病原體有效，并非所有的細菌都有用(R.Nagarajan,et al.,J.Am.Chem.Soc.,1971,93,2308-2310.)；噬菌體療法可以選擇間接地對人體無害的的宿主生物體和其他有益的細菌，減少感染機會，要獲得高效方法，往往是一個混合的噬菌體，作為一個組合(W.C.Summers,Annu.Rev.Microbiol.,2001,55,437-451.)。防御肽是一個保守的組成部分的先天免疫蛋白，然而，可以使細菌耐藥性的發生更加頻繁和迅速。更糟糕的是，在某些情況下，抗菌肽可導致抗人體自身免疫失調(K.A.Brogden,Nat.Rev.Micro.,2005,3,238-250.)。抗菌涂層是特別感興趣的。抗菌表面是可取的，不僅為航空航天，國防，公共交通運輸等行業，同時也為生物醫學設備行業，個人的衛生行業，食品安全(T.Shalev,J.Mater.Chem.,2012,22,2026-2032.)。

在許多情況下，抗菌功能的納米片材料是最有用構建薄涂層的結構材料。理想的抗菌涂層應滿足以下要求：廣泛的抗菌功能，對環境友好，長期抗菌性能，合成方便且成本低廉。層層組裝納米復合材料(P.Podsiadlo,Langmuir,2005,21,11915-11921.)，親水性聚合物刷(G.Gao,Biomaterials,2011,32,3899-3909.)，等離子聚合物(K.Malzahn,Plasma Process.Polym.,2012,DOI:10.1002/ppap.201200106.)和自組裝單分子膜(W.Soliman,J.Phys.Chem.B,2010,114,11292-11302.)的等技術都已經應用到生物污損防護領域。層層組裝技術制備的薄膜呈現出較強的抗菌活性，通過交替的自支撐層，穩定的銀納米顆粒，溶菌酶涂層的碳納米管或其他抗菌納米材料。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于冷凍干燥技術制備的聚合薄膜及其方法和應用。

為實現上述目的，本發明采用技術方案為：

一種基于冷凍干燥技術制備的聚合薄膜，在聚合物交聯的作用下，結合防污劑或抗菌材料的二維納米材料，再經冷凍干燥，即得到聚合薄膜。

所述二維納米材料石墨烯、氧化石墨納米片、水滑石、高嶺土或氧化鋁納米片。

所述防污劑為抗生素分子、溶菌酶、納米銀、防污酶、二氧化鈦、五氧化二釩。

所述聚合物為六亞甲基二異氰酸酯、聚乙烯醇、聚苯胺、戊二醛或硼酸。

基于冷凍干燥技術制備的聚合薄膜的方法，在聚合物交聯的作用下，結合防污劑或抗菌材料的二維納米材料，再經冷凍干燥，即得到聚合薄膜。

進一步的說，將聚合薄膜質量的1％-10％的交聯劑、聚合薄膜質量的1％-10％的二維納米材料、聚合薄膜質量的1％-5％的防污劑或聚合薄膜質量的1％-5％的抗菌材料在聚合物交聯的作用下，得到結合防污劑或抗菌材料的二維納米材料；而后在零下50-80度低溫條件下冷凍，再在真空低溫干燥器中干燥，即得到聚合薄膜。所述交聯劑為戊二醛、硼酸或異氰酸酯。

基于冷凍干燥技術制備的聚合薄膜的應用，所述聚合薄膜可作為生物防污薄膜用于生物醫用材料或海洋工程材料界面中。

本發明所具有的優點：本發明制備的聚合薄膜可以用來抵御有害微生物(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、愛德華氏菌、藍藻等)的附著。其是利用冷凍干燥技術制備多孔的基于納米材料(石墨烯、水滑石、高嶺土和氧化鋁納米片)的防污薄膜，可以用于生物醫用材料和海洋工程材料界面。制備的生物污損防護材料具有有制備成本低、價格便宜、制備時間快、綠色環保且無有害試劑產生等顯著優勢。本發明所得聚合薄膜可作為生物防污薄膜用于生物醫用材料或海洋工程材料界面中，其中生物醫用材料包括醫療儀器界面、醫院設施界面，海洋工程材料設施包括海灣大橋，海上船舶、海洋碼頭等。

附圖說明