一种基于环糊精铜的复合抑菌材料的制备方法与流程

1.本发明涉及抗菌材料技术领域，尤其是一种基于环糊精铜的复合抑菌材料的制备方法。


背景技术：

2.细菌是一种体型微小的生命体，适宜条件下可以快速生长繁殖，其中一部分细菌会导致食品腐败变质并可能通过接触、误食等方式导致人体致病，对人类生活与健康造成比较大的风险。抗生素自上个世纪发明出来之后，一度被人们认为是解决细菌问题的良方，但随着合成抗生素的大量使用，环境污染以及细菌产生抗生素耐药性的问题逐渐凸显，开发绿色无污染的抗菌材料已成为研究热点。
3.抗菌材料大致分为有机抗菌材料和无机抗菌材料。有机抗菌材料抗菌效果好，但存在一定毒副作用。无机抗菌材料的适用范围更广，为提高其稳定性和抑菌效果通常为复合型材料。
4.环糊精结构是类似于锥形圆柱体，外部亲水、内部疏水，环糊精空腔内部易与疏水物质形成包合物。铜虽是重金属，但同时也是人体必需微量元素，在一定浓度范围内使用对环境和人体时安全的。表面活性剂可以降低水溶液的表面张力，部分表面活性剂已成为食品添加剂或者食品加工助剂，其安全性得到证明。
5.专利cn201910875396公开了环糊精铜和聚赖氨酸复合物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌有一定的抑制作用。该复合物应用于纺织品，强调复合物具有耐水洗性，纺织品水洗后依旧有抑菌性能，复合物能否提高环糊精铜抑菌能力，没有明确表达。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种基于环糊精铜的复合抑菌材料的制备方法，利用环糊精铜与非离子型表面活性剂或者阴离子表面活性剂进行复配，显著提高对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性菌大肠杆菌以及真菌白色念珠菌的抑菌效果，在保证抑菌效果前提下，可减少环糊精铜的用量。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于环糊精铜的复合抑菌材料的制备方法，所述的复合材料由环糊精铜与表面活性剂组成，所述制备方法具有以下步骤：
8.(1)、配制10ml含有0.5mol/l naoh和0.02mol/l环糊精的溶液，向其中缓慢加入15ml、0.04mol/l的cuso4·
5h2o溶液，两者加入的体积比为2:3，迅速形成cu(oh)2蓝色沉淀，在室温下搅拌24h后，过滤除去cu(oh)2固体颗粒；
9.(2)、在滤液中加入200ml乙醇，静置48h后将溶液中出现的蓝色沉淀物过滤，所得蓝色沉淀物用乙醇和少量蒸馏水洗涤，在常温下真空干燥，得到蓝色固体粉末即为环糊精铜；
10.(3)、将环糊精铜固体在水中超声振荡，逐步溶解后再加入表面活性剂，得到环糊精铜与表面活性剂的复配溶液。
11.具体说，所述的步骤(1)中，所述的环糊精包括α
‑
环糊精和β
‑
环糊精的一种或者两者之混合物。
12.进一步地，所述的步骤(3)中，所述表面活性剂包括非离子型表面活性剂、阴离子表面活性剂。
13.优选地，所述的非离子型表面活性剂选用聚乙烯吡咯烷酮或tween系列，聚乙烯吡咯烷酮添加量为0.1％
‑
0.5％，吐温的添加量为0.1％
‑
0.5％。
14.优选地，所述的阴离子表面活性剂选用十二烷基硫酸钠，十二烷基硫酸钠的添加量为0.1％
‑
0.5％。
15.所述环糊精铜与非离子型表面活性剂复配溶液的抑菌性能的测定采用ws/t650
‑
2019《抗菌和抑菌效果评价方法》中悬液定量抑菌试验的方法。
16.由上述技术方案可知：环糊精铜与非离子型表面活性剂复配，两者产生协同效应，相比于单独使用环糊精铜，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑制效果有显著增强。
17.本发明的有益效果是：本发明选用生物安全性高表面活性剂与α
‑
环糊精铜或β
‑
环糊精铜混合，使得铜离子固定在环糊精空腔端口上，以降低铜离子的游离性，从而可显著提升环糊精铜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌能力，复配溶液对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑制效果都达到较高水平。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1为不同浓度pvp的β
‑
环糊精铜复配液的抑菌率。
20.图2为不同浓度tween
‑
80的β
‑
环糊精铜复配液的抑菌率。
21.图3为不同浓度pvp的α
‑
环糊精铜复配液的抑菌率。
具体实施方式
22.一种基于环糊精铜的复合抑菌材料的制备方法，所述的复合材料由环糊精铜与表面活性剂组成。
23.制备β
‑
环糊精铜：先配制10ml含有0.5mol/l的naoh和0.02mol/l的β
‑
环糊精的溶液，再向溶液中加入15ml 0.04mol/l的cuso4·
5h2o溶液，迅速形cu(oh)2蓝色沉淀，在室温下搅拌24h后，抽滤除去cu(oh)2固体颗粒；然后在滤液中加入200ml无水乙醇，溶液中逐渐出现蓝色沉淀时，静置48h后将其过滤，将所得蓝色沉淀固体用乙醇和少量蒸馏水洗涤，在室温下真空干燥，得到蓝色固体粉末即为β
‑
环糊精铜。
24.实施例1：制备含有0.3％pvp的β
‑
环糊精铜复配溶液。
25.先配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l上述制备所得的β
‑
环糊精铜溶液，向溶液中加入0.015g pvp，混匀后即得到含有0.3％pvp的β
‑
环糊精铜复配溶液。
26.实施例2：制备含有0.1％pvp的β
‑
环糊精铜复配溶液。
27.先配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l上述制备所得的β
‑
环糊精铜溶液，向溶液中加入0.005g pvp，混匀后即得到含有0.1％pvp的β
‑
环糊精铜复配溶液。
28.实施例3：制备含有0.3％tween
‑
80的β
‑
环糊精铜复配溶液。
29.先配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l上述制备所得的β
‑
环糊精铜溶液，向溶液中加入0.015g吐温
‑
80，混匀后即得到含有0.3％tween
‑
80的β
‑
环糊精铜复配溶液。
30.实施例4：制备含有0.3％sds的β
‑
环糊精铜复配溶液。
31.配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l上述制备所得的β
‑
环糊精铜溶液，向溶液中加入0.015g sds，混匀，得到含有0.3％sds的β
‑
环糊精铜复配溶液。
32.制备α
‑
环糊精铜：先配制10ml含有0.5mol/l的naoh和0.02mol/l的α
‑
环糊精的溶液，再向溶液中加入15ml 0.04mol/l cuso4·
5h2o溶液，迅速形cu(oh)2蓝色沉淀，在室温下搅拌24h后，抽滤除去cu(oh)2固体颗粒；然后在滤液中加入200ml无水乙醇，溶液中逐渐出现蓝色沉淀时，静置48h后将其过滤，将所得蓝色沉淀固体用乙醇和少量蒸馏水洗涤，在室温下真空干燥，得到蓝色固体粉末即为α
‑
环糊精铜。
33.实施例5：制备含有0.5％pvp的α
‑
环糊精铜复配溶液。
34.配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l上述制备所得的α
‑
环糊精铜溶液，向溶液中加入0.025g pvp，混匀后即得到含有0.5％pvp的α
‑
环糊精铜复配溶液。
35.实施例6：制备含有0.3％pvp的α
‑
环糊精铜复配溶液。
36.配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l上述制备所得的α
‑
环糊精铜溶液，向溶液中加入0.015g pvp，混匀后即得到含有0.3％pvp的α
‑
环糊精铜复配溶液。
37.实施例7：制备含有0.1％pvp的α
‑
环糊精铜复配溶液。
38.配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l上述制备所得的α
‑
环糊精铜溶液，向溶液中加入0.005g pvp，混匀，得到含有0.1％pvp的α
‑
环糊精铜复配溶液。
39.实施例8：制备含有0.3％sds的α
‑
环糊精铜复配溶液。
40.配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l上述制备所得的α
‑
环糊精铜溶液，向溶液中加入0.015g sds，混匀，得到含有0.3％sds的α
‑
环糊精铜复配溶液。
41.实施例9：制备含有0.3％sds的α
‑
环糊精铜与β
‑
环糊精铜混合复配溶液。
42.先配制5ml含有1.57
×
10
‑3mol/l的α
‑
环糊精铜与1.57
×
10
‑3mol/lβ
‑
环糊精铜混合溶液，向溶液中加入0.015g sds，混匀后即得到含有0.3％sds的α
‑
环糊精铜与β
‑
环糊精铜混合复配溶液。
43.实施例10：制备含有0.3％pvp的α
‑
环糊精铜与β
‑
环糊精铜混合复配溶液。
44.先配制5ml含有1.57
×
10
‑3mol/l的α
‑
环糊精铜与1.57
×
10
‑3mol/lβ
‑
环糊精铜混合溶液，向溶液中加入0.015g pvp，混匀后即得到含有0.3％pvp的α
‑
环糊精铜与β
‑
环糊精铜溶液。
45.对比例1：β
‑
环糊精铜溶液
46.配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l的β
‑
环糊精铜溶液，制得β
‑
环糊精铜溶液。
47.对比例2：α
‑
环糊精铜溶液
48.配制5ml 3.14
×
10
‑3mol/l的α
‑
环糊精铜溶液，制得α
‑
环糊精铜溶液。
49.对比例3：pvp溶液
50.称取0.015g pvp于5ml无菌水中，制得5ml 0.3％的pvp溶液。
51.对比例4：tween
‑
80溶液
52.称取0.015gtween
‑
80于5ml无菌水中，制得5ml 0.3％的tween
‑
80溶液。
53.对比例5：sds溶液
54.称取0.015g sds于5ml无菌水中，制得5ml 0.3％的sds溶液。
55.所有实施例和对比例都按照ws/t 650
‑
2019《抗菌和抑菌效果评价方法》中悬液定量抑菌试验方法对材料进行抑菌率的测定。
56.取试验菌24h新鲜斜面培养物用pbs洗下，用pbs稀释至约5.0
×
105cfu/ml～4.5
×
106cfu/ml菌悬液备用。取无菌试管，先加入5.0ml样品，置20℃
±
1℃水浴中5min后，再加入0.1ml试验用菌悬液，迅速混匀，静置一段时间后，分别吸取1.0ml试验菌与样品混合液接种2个平皿，倾注培养基。菌量无法计数时，以pbs做10倍系列稀释，选适宜稀释度分别吸取1.0ml接种2个平皿，做活菌培养计数。同时用pbs代替样品，进行平行试验，作为阳性对照。阳性对照回收菌落数在1.0
×
104cfu/ml～9.0
×
104cfu/ml之间。取同批次pbs、培养基作阴性对照。所有试验样本和对照样本均在36℃
±
1℃培养，细菌繁殖体培养48h观察最终结果；白色念珠菌培养72h观察最终结果。试验重复3次，计算抑菌率。
57.试验结果如下表所示，
58.表1不同供试材料对不同菌种的抑菌性能
59.[0060][0061]
表1可以看出，α
‑
环糊精铜与β
‑
环糊精铜对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性菌大肠杆菌和白色念珠菌有一定的抑制作用，但抑制能力存在差异。pvp、tween
‑
80以及sds基本没有抑菌能力，但表面活性剂与环糊精铜复配液抑菌性能显著提升。
[0062]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。