綿竹耀隆化工有限公司 > 技術支持 > 磷酸鋯 抗菌領域磷酸鋯 抗菌領域
改變生物質抑菌材料的新方向與技術
磷酸鋯（zirconium phosphate，ZrP）類化合物是近年來逐步發展起來的一類具有層狀結構的多功能材料。相較于黏土類化合物，磷酸鋯具有組成成分單一、合成簡單和設計性強的特點，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注并應用于多個領域，包括金屬離子交換、吸附、催化反應與光電子傳導 等，具有廣闊的應用前景。此外，磷酸鋯還具有良好的熱穩定性和三維網絡骨架結構可利用其層板上的氫質子，與銀、銅、鋅和稀土元素等具有良好抑菌性能的金屬離子進行交換、負載與固定 ，從而制得復合抑菌材料。
殼聚糖（chitosan，CS）是僅次于纖維素的第二大天然可再生生物質多糖，廣泛地存在于蝦、蟹、昆蟲的外殼和藻類、菌類的細胞壁中。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酸溶液、不溶于水的缺點極大地限制了殼聚糖的應用范圍。
因此，針對殼聚糖的應用的缺陷，研發具有長效廣譜抑菌性和熱穩定性的低成本新型抑菌材料，具有重要的理論與應用價值。
創新技術
1、殼聚糖衍生物的制備
首先通過對殼聚糖進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入α-ZrP 層間，可以采用正丁胺對α-ZrP 進行 “預撐”。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。產物經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。
結論：通過與α-ZrP插層復合，殼聚糖衍生物的耐高溫性能得以提高，呈現出良好的熱穩定性。抑菌實驗證明了該復合材料具有良好的抑菌性能，為α-ZrP 負載具有抑菌性能的生物質材料，制備新型抑菌復合材料提供了新的研究方向與最優競爭力！
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）法對制得的納米復合材料的抑菌性能進行測試。
所有培養基和實驗用材均在滅菌鍋中于121 ℃環境中滅菌30 min，通過添加無菌營養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，與上述細菌懸浮液共混后置于生化培養箱中，于（37±1）℃下培養 24 h，以未見細菌生長的最低濃度作為復合材料的最小抑菌濃度。
采用最小抑菌濃度（minimum inhibitory concentration，MIC）法對制得的納米復合材料的抑菌性能進行測試。
所有培養基和實驗用材均在滅菌鍋中于121 ℃環境中滅菌30 min，通過添加無菌營養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，與上述細菌懸浮液共混后置于生化培養箱中，于（37±1）℃下培養 24 h，以未見細菌生長的最低濃度作為復合材料的最小抑菌濃度。
結論：通過與α-ZrP插層復合，殼聚糖衍生物的耐高溫性能得以提高，呈現出良好的熱穩定性。抑菌實驗證明了該復合材料具有良好的抑菌性能，為α-ZrP 負載具有抑菌性能的生物質材料，制備新型抑菌復合材料提供了新的研究方向與最優競爭力！
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