技术领域
[0001] 本
发明涉及纳米粒子制备领域，具体涉及一种亲油性核壳结构抗菌纳米粒子及其制备方法。
背景技术
[0002]
银纳米粒子是一种广谱高效的
抗菌剂，其抗菌机理是由银离子的释放引起的。现有文献中将纳米银与金属
氧化物纳米粒子以核壳结构的组合形式结合起来，可引入先进的化学、物理和
生物特性，协助捕捉和去除病原体，同时防止银离子不受控制排放至环境中。然而，大多数以金属氧化物包裹纳米银的抗菌杂化纳米粒子的表面存在大量的羟基，与油类、非极性
有机溶剂的相容性较差，极易在油类
流体相中团聚沉淀，难以分散均匀，直接分散
稳定性很差，若想提高纳米粒子的油溶性，必须对纳米粒子表面进行修饰。
[0003] 油溶性纳米粒子通常使用包覆法在已制备的纳米粒子通过溶剂化等物理作用或
单体通过聚合等化学反应在无机纳米粒子表面形成包覆层。例如CN201510741980.5公开了“铂
合金纳米核壳立方体及其制备方法”，其中，铂合金包括金属铂及第二金属，铂合金纳米核壳立方体包含
内核及包覆在内核外围的
外壳，内核为花状铂合金粒子内核，外壳为第二金属单质外壳。铂合金纳米核壳立方体使用油酸和油胺作为表面封端剂，提高其在
有机溶剂中的分散性。但该方法制备的纳米粒子表面与包覆层没有化学键相连，导致在强剪切
力或溶剂作用下发生脱落。
[0004] 油溶性抗菌纳米粒子通常以单纯共混的方式掺入产品中，与产品单体之间单纯存在物理作用，去溶剂过程中，抗菌纳米粒子可能会随溶剂而流失。因此，需要设计和开发创新反应功能性油溶性抗菌纳米粒子，亲油性包覆层与纳米粒子表面以化学键相连，且包覆层存在反应功能基团，制备出一种反应功能性、亲油性抗菌杂化纳米粒子以满足特殊情况下的使用，扩大抗菌纳米粒子在各领域的应用。
发明内容
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种反应功能性、亲油性抗菌纳米粒子及其制备方法，其在核壳结构纳米粒子表面包裹一层单不饱和
脂肪酸，通过单不
饱和脂肪酸与纳米粒子表面反应，对抗菌纳米粒子进行改性，使得单不饱和脂肪酸和纳米粒子间以酯基或二齿羧基相连，改性后的抗菌纳米粒子在油类、有机溶剂中良好分散且具有良好稳定性，同时单不饱和脂肪酸上的
碳碳双键可与酰氯反应生成羰基。
[0006] 为此，本发明的技术方案如下：
[0007] 一种亲油性核壳结构抗菌纳米粒子，其核为纳米银晶体，壳为无定形金属氧化物，表面包裹着单不饱和脂肪酸，单不饱和脂肪酸与金属氧化物表层以化学键酯基或二齿羧基连接；所述的单不饱和脂肪酸的碳碳双键可与酰氯反应生成羰基。优选，所述壳的厚度为0.5～2nm；所述亲油性核壳结构抗菌纳米粒子的直径为3～20nm。
[0008] 进一步，所述金属氧化物为氧化锌、氧化
铜、氧化
铁和氧化
铝中的任意一种。
[0009] 一种亲油性核壳结构抗菌纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：
[0010] 1)将十二醇、单不饱和脂肪酸混合均匀，在200～230℃条件下加入乙酸银，反应，生成银纳米粒子；将此反应溶液标记为反应溶液I；
[0011] 2)将所述反应溶液I降温至130～170℃，加入乙酰丙
酮盐，至反应完成，将此反应溶液标记为反应溶液II；
[0012] 3)将所述反应溶液II降温至室温，加入无
水乙醇，离心沉淀后收集沉淀；将所述沉淀利用正己烷和无水乙醇充分清洗，得到亲油性核壳结构银@金属氧化物抗菌纳米粒子初产物；
[0013] 4)将所述银@金属氧化物抗菌纳米粒子初产物分散在正己烷中，加入单不饱和脂肪酸I混合均匀，在50～80℃下反应，至反应完成，将此反应溶液标记为反应溶液Ⅲ；
[0014] 5)将所述反应溶液Ⅲ降温至室温，过滤后依次加入异丙醇、纯水清洗，在100～120℃条件下干燥，得到亲油性核壳结构抗菌纳米粒子，银@金属氧化物抗菌纳米粒子。
[0015] 进一步，步骤1)中加入乙酸银后的反应时间为40～70min。
[0016] 进一步，步骤1)中所述十二醇、单不饱和脂肪酸和乙酸银之间的
质量之比为1：0.05～0.4：0.01～0.05。
[0017] 进一步，步骤2)中加入乙酰丙酮盐后的反应时间为100～140min。
[0018] 进一步，所述乙酰丙酮盐的质量为乙酸银质量的1～4倍。
[0019] 进一步，所述乙酰丙酮盐为乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铜、乙酰丙酮铁和乙酰丙酮铝中的任意一种。
[0020] 进一步，步骤3)离心沉淀时的离心速度为8000～13000r/min。
[0021] 进一步，步骤4)中所述银@金属氧化物抗菌纳米粒子初产物、单不饱和脂肪酸I和正己烷的质量之比为1：0.5～2：30～50。
[0022] 进一步，步骤4)中加入单不饱和脂肪酸I后的反应时间为200～300min。
[0023] 进一步，所述单不饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸I分别为十二烯酸、十四烯酸、十六烯酸、十八烯酸和二十烯酸中的任意一种。
[0024] 本发明实施方式与
现有技术相比，主要区别及其优点在于：
[0025] 银/金属氧化物核壳结构的抗菌纳米粒子的表面包覆单不饱和脂肪酸，单不饱和脂肪酸的羧基与纳米粒子表面的羟基反应生成酯基或二齿羧基，将纳米粒子和单不饱和脂肪酸之间的连接方式从物理作用转变为化学作用，化学键的连接能进一步提高了纳米粒子在油类、非极性有机溶剂的分散性和稳定性，同时单不饱和脂肪酸的碳碳双键可与酰氯反应，使得纳米粒子加入含酰氯基团的单体的反应溶液时不再是单纯的共混，提高纳米粒子在产品中的分散性和稳定性，减少纳米粒子在去溶剂过程随溶剂流失。
附图说明
[0026] 图1为由
实施例1制得的银@氧化锌抗菌纳米粒子初产物(图中A曲线)、银@氧化锌抗菌纳米粒子(图中B曲线)，以及银@氧化锌抗菌纳米粒子在均苯三甲酰氯-正己烷溶液中的(图中C曲线)红外
光谱图。
具体实施方式
[0027] 以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
[0028] 实施例1
[0029] 一种亲油性核壳结构抗菌纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：
[0030] 1)将5mL十二醇和1mL油酸加入50mL三口烧瓶中混合均匀，在210℃条件下加入50mg乙酸银，反应60min，生成银纳米粒子；将此反应溶液标记为反应溶液I；
[0031] 2)将反应溶液I降温至150℃，加入150mg乙酰丙酮锌，反应120min，将此反应溶液标记为反应溶液II；
[0032] 3)将反应溶液II降温至室温，加入无水乙醇，转速10000r/min下离心沉淀后收集沉淀；将沉淀利用正己烷和无水乙醇充分清洗2-3遍，得到亲油性核壳结构银@氧化锌抗菌纳米粒子初产物；
[0033] 4)将1g银@氧化锌抗菌纳米粒子初产物分散在50mL正己烷中，加入1g油酸混合均匀，在60℃下反应4h，得到的反应溶液标记为反应溶液Ⅲ；
[0034] 5)将反应溶液Ⅲ降温至室温，过滤后依次加入异丙醇和纯水清洗，100℃下干燥，得到亲油性核壳结构抗菌纳米粒子：银@氧化锌抗菌纳米粒子。
[0035] 性能测试：
[0036] (一)性能测验
[0037] 配制浓度为150mg/L的均苯三甲酰氯(TMC)-正己烷溶液；
[0038] 分别将10mg步骤3)得到的亲油性核壳结构银@氧化锌抗菌纳米粒子初产物、步骤5)得到的银@氧化锌抗菌纳米粒子加入到15mL TMC-正己烷溶液中，超声分散20min，观察改性前后纳米粒子在TMC-正己烷溶液中的稳定性。
[0039] 实验结果表明，银@氧化锌抗菌纳米粒子初产物在0.15％TMC-正己烷中团聚沉淀，而银@氧化锌抗菌纳米粒子均匀分散。结合图1，银@氧化锌抗菌纳米粒子的羟基—OH振动吸收峰比银@氧化锌抗菌纳米粒子初产物的峰面积减少，并且出现了尖锐的—C＝O特征吸收峰，分散在TMC-正己烷溶液中银@氧化锌抗菌纳米粒子的C＝C伸缩振动特征吸收峰明显减小，表明银@氧化锌抗菌纳米粒子表面的羟基和单不饱和脂肪酸的羧基反应生成酯基或二齿羧基，银@氧化锌抗菌纳米粒子表面的单不饱和脂肪酸上的碳碳双键可与酰氯反应。
[0040] (二)抗菌实验
[0041] 取10mg银@氧化锌抗菌纳米粒子分散在4mL正己烷中，配制银@氧化锌纳米粒子-正己烷分散液；
[0042] 取20mg的
盐酸多巴胺分散在水中，并用NaOH溶液将pH调至中性，加入银@氧化锌纳米粒子-正己烷分散液中，室温下搅拌过夜，银@氧化锌抗菌纳米粒子从正己烷转移至水中。加入乙醇在转速10000r/min下离心得到沉淀，再加入纯水反复清洗2-3次，最后分散在纯水中得到银@氧化锌纳米粒子分散液。
[0043] 在96孔板中先分别加入100μL浓度为4×105CFU/mL大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细菌悬浮液(使用肉汤稀释)。再分别加入100μL浓度为128、64、32、16、8、4、2、1、0μg/ml的银@氧化锌纳米粒子分散液，在37℃下恒温培养24h，测试
波长600nm时吸光度。银@氧化锌纳米粒子对大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)值为32μg/mL，对金黄色葡萄球菌的MIC值为64μg/mL，具有很好的抗菌活性。
[0044] 实施例2
[0045] 一种亲油性核壳结构抗菌纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：
[0046] 1)将5mL十二醇和1mL油酸加入50mL三口烧瓶中混合均匀，在210℃条件下加入50mg乙酸银，反应60min，生成银纳米粒子；将此反应溶液标记为反应溶液I；
[0047] 2)将反应溶液I降温至160℃，加入150mg乙酰丙酮铁，反应120min，将此反应溶液标记为反应溶液II；
[0048] 3)将反应溶液II降温至室温，加入无水乙醇，转速10000r/min下离心沉淀后收集沉淀；将沉淀利用正己烷和无水乙醇反复清洗2～3遍，得到亲油性核壳结构银@氧化铁抗菌纳米粒子初产物。
[0049] 4)将1g银@氧化铁抗菌纳米粒子初产物分散在50mL正己烷中，加入1g油酸混合均匀，在60℃下反应4.5h，将此反应溶液标记为反应溶液Ⅲ；
[0050] 5)将反应溶液Ⅲ降温至室温，过滤后加入异丙醇和纯水清洗，100℃下干燥，得到亲油性核壳结构抗菌纳米粒子：银@氧化铁抗菌纳米粒子。
[0051] 性能测试：
[0052] (一)抗菌实验
[0053] 取10mg银@氧化铁抗菌纳米粒子分散在4mL正己烷中，配制银@氧化铁抗菌纳米粒子-正己烷分散液；
[0054] 取20mg的盐酸多巴胺分散在水中，并用NaOH溶液将pH调至中性，加入银@氧化铁抗菌纳米粒子-正己烷分散液中，室温下搅拌过夜，银@氧化铁抗菌纳米粒子从正己烷转移至水中。加入乙醇在转速10000r/min下离心得到沉淀，再加入纯水反复清洗2-3次，最后分散在纯水中得到银@氧化铁纳米粒子分散液。
[0055] 在96孔板中先分别加入100μL浓度为4×105CFU/mL大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细菌悬浮液(使用肉汤稀释)。再分别加入100μL浓度为128、64、32、16、8、4、2、1、0μg/ml的银@氧化铁纳米粒子分散液，在37℃下恒温培养24h，测试波长600nm时吸光度。银@氧化铁纳米粒子对大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)值为32μg/mL，对金黄色葡萄球菌的MIC值为64μg/mL，具有很好的抗菌活性。
