[发明专利]一种近红外光响应的抗菌剂及其制备方法

说明书

一种近红外光响应的抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1、采用氢气还原法制备三价钛掺杂的氧化钛纳米材料；步骤2、对三价钛掺杂的氧化钛纳米材料进行金纳米颗粒的修饰；步骤3、用上转换材料包裹经过金纳米颗粒修饰的三价钛掺杂的氧化钛纳米材料；本发明的复合材料中含有上转换材料，上转换材料能够将近红外光转换成可见光以及紫外光,三价钛的掺杂以及金纳米颗粒的修饰能够将TiO₂的光响应范围拓展至可见光区，从而高效吸收上转换材料发出的可见/紫外光，最终实现本发明在深层生物组织中的光催化抗菌作用。

技术领域

本发明属于光催化抗菌技术领域，具体涉及一种近红外光响应的抗菌剂及其制备方法。

背景技术

细菌一种重要的微生物，一些致病性细菌严重威胁着人们的生命健康：致病性细菌能够通过伤口侵入人体的血液循环，引起全身性的并发症，如感染性休克、心力衰竭等。如致病性大肠杆菌，能够通过食物和水环境等途径进入到到人体的肠道器官，引起严重腹泻甚至会直接导致死亡。

TiO₂是一种光催化型无机抗菌剂，当TiO₂吸收了波长小于387nm的紫外光后，价带电子被激发至导带成为具有较高活性的电子e^-，同时，价带上形成带正电的空穴h⁺；高活性的电子能够与溶液中的O₂生成超氧自由基O₂^-，同时，空穴与H₂O反应生成羟基自由基OH·；这些活性氧物种首先破坏细菌的细胞壁，使细菌的整体结构被破坏；细胞壁被破坏后，活性物种能够轻易穿过细胞膜，切断DNA碱基之间的磷酸二酯键，导致DNA的双螺旋结构被破坏，影响细菌的繁殖。光催化型无机抗菌剂抗菌谱广，不会产生细菌耐药性，是一种具有巨大潜力的抗菌剂。

目前，TiO₂光催化抗菌剂已经取得了很多的优秀成果，然而其仍存在一定的局限；如中国专利CN201010609018.3公开了一种室内常规光源下能够具有杀菌作用的抗菌剂，然而，室内常规光源属于可见光，其穿透深度有限，无法实现深层生物组织中的抗菌。

发明内容

本发明提供了一种近红外光响应的抗菌剂及其制备方法，能够有效将TiO₂的光响应范围拓展至近红外光区，实现纳米二氧化钛在深层生物组织中的光催化抗菌作用，技术方案如下：

一种近红外光响应的抗菌剂，所述抗菌剂为上转换材料与金纳米颗粒修饰的三价钛掺杂的氧化钛纳米材料组成的复合材料，所述三价钛掺杂的氧化钛纳米材料为三价钛掺杂的氧化钛纳米粒子，三价钛掺杂的氧化钛纳米粒子外附着有金纳米粒子，形成金纳米粒子修饰的三价钛掺杂的氧化钛纳米粒子，所述金纳米粒子修饰的三价钛掺杂的氧化钛纳米粒子外侧包裹有上转换粒子。

所述三价钛掺杂的氧化钛纳米材料中的钛以三价钛和四价钛的形式存在于TiO₂晶格中，形成Ti³⁺-O-Ti⁴⁺结构。

所述抗菌剂的光响应范围为900～1100nm。

前述的一种近红外光响应的抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、采用氢气还原法制备三价钛掺杂的氧化钛纳米材料；

步骤1.1、将二氧化钛置于氢气气氛中煅烧，煅烧温度为500～700℃，煅烧时间为0.5～3h，得到三价钛掺杂的氧化钛纳米材料；

步骤2、对三价钛掺杂的氧化钛纳米材料进行金纳米颗粒的修饰；

步骤2.1、将三价钛掺杂的氧化钛纳米材料置于浓度为0.5～5.0mmol/L的氯金酸溶液中，避光充分搅拌，得到混合物A；

步骤2.2、将混合物A离心，弃上清液后，重新在去离子水中分散，得到混合物B；