【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光熱抗菌材料及其制備方法，尤其涉及一種mxene納米片負載鎵納米顆粒的抗菌材料及其制備和檢驗方法。
技術介紹
1、抗生素能夠有效的治療細菌感染，但抗生素的過度使用會不可避免的產生耐藥細菌。耐藥細菌通過基因突變，改變自身結構等來削弱抗生素效果。隨著細菌耐藥性的增加，開發新型抗菌材料變得尤為重要。傳統抗菌劑存在著不足之處，因此需要一種新型的高效、生物相容性好的抗菌材料。已有研究表明，納米材料可以通過不同于傳統抗生素的機制來抗擊耐藥細菌。貴金屬納米顆粒如銀納米顆粒具有良好的殺菌效果，但其負面效果日趨顯著，如大量銀納米顆粒的應用會釋放到水生生態系統中進而與水生物群相互作用，銀納米的生物毒性仍然保守爭議。除此之外，這些納米抗菌的制備成本較高，限制了它們在抗菌治療中的普及和應用。
2、mxene(ti2c3)是一種新興的二維納米材料，具有優異的光熱轉換性能。其不規則鋒利邊緣表現出的獨特“納米刀”效應，這類似于所提出的氧化石墨烯(go)或還原氧化石墨烯(rgo)通過細胞膜的機械損傷的抗菌機制。在現有技術中，已有一些針對mxene抗菌材料的研究。例如，一些研究報道了使用mxene納米片作為載體材料，并將其他抗菌劑負載到其表面以實現抗菌效果。然而，這些方法在提高殺菌效果的同時，常常會面臨生物相容性不足的問題，限制了其在生物醫學領域的應用。鎵納米顆粒(lm)因其獨特的性質而具有高抗菌效率，能有效抑制多種細菌的生長。與許多其他金屬納米顆粒相比，鎵納米顆粒對人體細胞的毒性較低，更適合用于醫療應用。鎵納米顆粒還在免疫細胞中表現出
3、目前mxene的研究主要集中在合成方法、結構調控、表面功能化以及與其他材料的復合策略上。已有報道研究了mxene與各種納米顆粒結合用于進一步提高其抗菌性能，如sno2、tio2、cu2o、mn3o4、saunr和agnp等，暫無mxene與鎵(液態金屬)相結合的報道。本專利技術將鎵納米顆粒作為抗菌協同材料和光熱增強材料，并將其與mxene納米片結合，充分發揮了兩者的優勢。鎵納米顆粒不僅能夠提高mxene的光熱性能，增強其抗菌效果，還能釋放出鎵離子，通過鐵死亡機制對細菌產生殺菌效果。此外，鎵納米顆粒的存在還提高了mxene的生物相容性，為其在生物醫學領域的應用提供了更廣闊的前景
技術實現思路
1、本專利技術的目的之一在于提供一種光熱抗菌材料。用以實現對耐藥細菌的清除。
2、本專利技術的目的之二在于提供該熱抗菌材料的制備和驗證方法。
3、為達到上述目的，本方法的本專利技術采用如下機理：
4、mxene作為一種抗菌材料，其優點在于具有出色的光熱轉換效率，能夠通過光熱效應有效殺滅細菌。此外，mxene的高比表面積和豐富的表面官能團也為其提供了大量的活性位點，增強了其與細菌的相互作用。然而，mxene的抗菌機制和長期生物相容性的研究仍不充分，限制了其在臨床應用中的推廣。
5、鎵納米顆粒具有良好的抗菌抗炎性和高生物相容性。將鎵納米顆粒負載到mxene表面后，能進一步提高mxene的光熱性能和抗菌性能。鎵納米顆粒通過局域表面等離子體共振(lspr)效應，增強了mxene在近紅外區域的光吸收能力，從而提高了其光熱轉換效率。其次mxene和lm的功函數差異導致界面電荷轉移，這種轉移也有助于提高復合材料mxene@lm的光熱性能。負載到mxene表面的鎵納米顆粒釋放具有抗菌作用的鎵離子，通過鐵死亡機制引起細菌死亡，與mxene的光熱效應相結合，產生了協同的殺菌效果。
6、綜上所述，鎵納米顆粒不僅提高了mxene的光熱性能，還通過釋放具有抗菌作用的鎵離子，與mxene的光熱效應相結合，實現了協同殺菌效果。這種復合材料的開發，為提高抗菌材料的性能和應用范圍提供了新的可能性。
7、據此，本專利技術提供了一種mxene納米片的抗菌材料的制備方法，包括步驟：
8、(1)通過將前體ti3alc2(max)剝離al層得到mxene；
9、(2)通過探針超聲獲得鎵納米顆粒(lm)；
10、(3)將鎵納米顆粒置于乙醇溶液中，在攪拌中滴加mxene乙醇溶液，離心去除未結合的mxene，得到負載有鎵納米顆粒的mxene納米片抗菌材料。
11、其中，步驟(1)中，首先，將鹽酸溶液和lif混合，在攪拌下緩慢加入ti3alc2粉末，用去離子水洗滌產物直到上清液的ph為6。
12、步驟(2)中，將液態鎵加入乙醇中，并在冰浴中用探針超聲，隨后通過離心去除較大的納米顆粒以獲得lm。
13、本專利技術還提供了一種對如上所得的mxene納米片的抗菌材料的光熱性能檢驗方法，包括步驟：
14、將mxene@lm在1w/cm2?808nm近紅外光下照射十分鐘，隨后冷卻十分鐘，每10秒記錄一次溫度以獲得其升溫降溫曲線，每60秒使用熱成像儀拍攝一次以獲得其熱成像圖；使用808nm近紅外光照射1ml?50ug/ml的mxene@lm十分鐘后冷卻十分鐘為一次循環，進行五個循環，每60秒記錄一次溫度以獲得其五次升溫降溫循環圖；
15、光熱轉換效率η以及參數a、b值由以下方程計算：
16、
17、其中t是時間，mi和ci是包含整個物理系統的每個元素i的質量和比熱容，a是能量吸收率，b是散熱率，η是光熱轉換效率，p是入射近紅外光的激光功率，aλ是被激發物質在激光激發波長下的吸光度值，在h是傳熱系數，s是被激發物質色散所覆蓋的表面，t0是環境溫度；
18、使用ansys?lumerical軟件模擬mxene@lm在808nm激光照射下的電場分布圖。
19、本專利技術還提供了對權利要求1中所得的mxene納米片的抗菌材料的抗菌性能驗證方法，其特征在于，包括步驟：
20、使用20μg/ml的mxene@lm驗證其對mrsa的抗菌性能。以大腸桿菌(e.coli)、金黃色葡萄球菌(s.aureus)和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(mrsa)為細菌模型評價mxene@lm對細菌的膜內蛋白釋放能力；
21、將菌株儲存在4℃下，并在37℃下以180rpm在100ml肉湯培養基中振蕩過夜使細菌密度達到108cfu/ml。用磷酸鹽緩沖液洗滌細菌溶液后，將細菌溶液添加到不同的溶液(mxene@lm、mxene和lm)中，并用808nm近紅外光照射20分鐘。處理后，將5μl的菌液滴到lb板上，在37℃下生長12-24小時培養后計算菌落數；
22、對于細菌膜內蛋白釋放測定，經上述同樣處理后將20μl的菌液加入96孔板中，隨后加入120μl的bca工作液，在37℃下孵育15-30分鐘后使用酶標儀測量562nm處的吸光度。
23、可見，本專利技術由此本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種MXene納米片的抗菌材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：
2.如權利要求1所述的MXene納米片的抗菌材料的制備方法，其中，步驟(1)中，首先，將鹽酸溶液和LiF混合，在攪拌下緩慢加入Ti3AlC2粉末，用去離子水洗滌產物直到上清液的PH為6。
3.如權利要求1所述的MXene納米片的抗菌材料的制備方法，其中，步驟(2)中，將液態鎵加入乙醇中，并在冰浴中用探針超聲，隨后通過離心去除較大的納米顆粒以獲得LM。
4.一種對權利要求1中所得的MXene納米片的抗菌材料的光熱性能檢驗方法，其特征在于，包括步驟：
5.一種對權利要求1中所得的MXene納米片的抗菌材料的抗菌性能驗證方法，其特征在于，包括步驟：
6.一種MXene納米片的抗菌材料，其特征在于，采用如權利要求1所述的制備方法制備而得。
【技術特征摘要】
1.一種mxene納米片的抗菌材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：
2.如權利要求1所述的mxene納米片的抗菌材料的制備方法，其中，步驟(1)中，首先，將鹽酸溶液和lif混合，在攪拌下緩慢加入ti3alc2粉末，用去離子水洗滌產物直到上清液的ph為6。
3.如權利要求1所述的mxene納米片的抗菌材料的制備方法，其中，步驟(2)中，將液態鎵加入乙醇中，并...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔文波，陳紅霞，張利娜，贠勇，王江龍，
申請(專利權)人：新鄉市華西衛材有限公司，
類型：發明
國別省市：
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