[發明專利]一種以PVDF-HFP為基底共混納米填料的抗菌薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210105162.6
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114410039B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 于浩;安琪;趙彥濤;陳振勝;施晶
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08L79/04;C08K3/04;C08K3/22;C08J5/18;C02F1/467;C02F101/30
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 郭衛芹

本發明提供了一種以PVDF?HFP為基底共混納米填料的抗菌薄膜及其制備方法和應用，涉及化學復合材料技術領域。具體包括，以聚偏氟乙烯?六氟丙烯為基體，納米粒子為填料，通過共混制備出柔性壓電抗菌薄膜；其中，納米粒子包括金屬氧化合物、碳基納米材料和陽離子聚合物中的一種或兩種以上。本發明所用填料納米粒子對真核細胞的毒性相對較低，具有良好的生物安全性，對生物沒有傷害，因此，可廣泛應用于降解水體污染物滅菌、醫用及日用品殺菌消毒、抗菌產品制備等諸多領域，具有安全、高效、廣譜抗菌的特點。而且，本發明制備工藝簡單，周期短，安全性高，環保無污染，可重復性強，對生產環境和設備無特定要求，可實現大規模批量化生產制備。

技術領域

本發明屬于化學復合材料技術領域，具體涉及一種以PVDF-HFP為基底共混納米填料的抗菌薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

細菌對傳統醫用抗生素的耐藥性在全球范圍內的升級是現代社會面臨的嚴重挑戰。細菌中多重耐藥菌的高流行率，降低了治療的有效性，并導致數千人死亡。開發不會導致細菌耐藥的新型抗菌材料，用于工業、環境、日用品、食品和生物醫學領域，是科研工作者的緊迫任務。

傳統的抗菌材料和抗菌機理有如下四類。第一類是抗生素及各種有機分子，其中包括天然抗菌分子，如植物性抗生素牛至精油(OEO)，抗菌肽，抗菌酶等。這些有機制劑常引起細菌耐藥性的增加，而且有些大分子，如酶，肽等不穩定，容易失效。第二類抗菌劑包括金屬抗菌劑及無機抗菌劑，包括過氧化物、氧化物等，但這些物質中具有抗菌效果的重金屬離子同時也有細胞毒性，且其釋放不受控制，容易造成對環境生態或人體的毒性。第三類抗菌材料為陽離子抗菌材料，如殼聚糖等，這些材料的抗菌機理為能夠與帶負電的細菌細胞相互作用并破壞細菌膜，通常有好的可加工特性與穩定性，不過有時表現為較差的生物相容性，會引起刺激和炎癥。第四類抗菌劑為基于光動力療法的抗菌材料，這些材料常用于生物體內的抗菌治療，其抗菌機理是產生活性氧物種，干擾細菌的代謝，導致細菌死亡；這些材料需要在有光的條件下使用，潛在的副作用是其接受光照而產生的熱量會損害健康的組織。

壓電現象是指材料通過其結構特征，將受到的應力轉變為電場的現象。壓電材料已被應用于植入式生物傳感器、可穿戴器件和半導體壓電催化等領域。在抗菌功能方面，電刺激(ES)產生電穿孔作用已被證明是一種減少微生物生長的有效方法。

因此，如何研發一種簡單高效制備壓電材料的方法，從而利用材料的壓電催化效應產生抗菌性能，成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

在本發明全文中，PVDF-HFP為聚偏氟乙烯-六氟丙烯，DMAC為N,N-二甲基乙酰胺，ZnO為氧化鋅，Graphene為石墨烯，MgO為氧化鎂，Polypyrrole為聚吡咯，NBT為氮藍四唑，TA為對苯二甲酸，HRP酶為辣根過氧化物酶，TMB為3,3',5,5'-四甲基聯苯胺，DMSO為二甲基亞砜。

本發明的目的在于提供一種以PVDF-HFP為基底共混納米填料的抗菌薄膜，以聚偏氟乙烯-六氟丙烯為基體，納米粒子為填料，通過共混制備出柔性壓電抗菌薄膜；其中，納米粒子總質量占抗菌薄膜總質量的3％-9％；薄膜厚度為5-10微米；所述納米粒子包括金屬氧化合物、碳基納米材料和陽離子聚合物中的一種或兩種以上。

通過共混法制備出的多孔抗菌薄膜具有分散性好，不易被破壞的特點。而且，該柔性基底使用更加廣泛，不需要額外的抗生素，當受到機械力作用時，基底本身就可以產生壓電信號，從而產生降解染料和抗菌的效果。制備得到的抗菌薄膜經超聲處理2h后，對大腸桿菌的殺滅率可以達到98％，對金黃色葡萄球菌的殺滅率可以達到96％。

在一優選的實施方式中，所述金屬氧化物包括氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁中的一種或兩種以上；

所述碳基納米材料包括石墨烯、氧化石墨烯、炭黑中的一種或兩種以上；

所述陽離子聚合物包括聚吡咯。