[发明专利]一种具有多孔桥连结构的纳米复合涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有多孔桥连结构的纳米复合涂层及其制备方法，所述复合涂层由连续稳定的氮化碳/石墨烯/二氧化钛多孔桥联结构构成，所述氮化碳和石墨烯形成无规则网络桥连结构，均匀分布在所述复合涂层表面；所述二氧化钛通过氮化碳和石墨烯桥连，且所述二氧化钛镶嵌在所述无规则网络桥连网络中、多孔桥联结构的纳米孔内部和孔周围，所述多孔桥联结构具有50～500nm的多层次孔，且复合涂层的烧结温度可低至550‑650℃范围，远低于二氧化钛的相转变温度。在可见光或紫外光照射下，所述复合涂层能够利用纳米孔强化二氧化钛所释放自由基的富集效应，在一分钟内高效快速使病毒灭活，在医疗和公共场所防疫方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及具有能够灭活多种病毒的多孔桥连结构的纳米复合涂层及其制备方法。

背景技术

流行性疾病的传播在本世纪初已经反复发生，呼吸道疾病，消化道疾病以及皮肤病等传染性疾病对公共卫生安全产生了重大挑战。抑制病毒的传播是提高公共卫生安全，降低社会运行成本的重要途径。口罩，防护服等物理隔离手段一定程度上提高了个人的抗感染能力，但是公共场所，包括学校、医院、餐厅、酒店，尤其是人流密集的机场，火车站、超市等场所，人群接触各种材料表面，如桌面，扶手，电梯按钮，货架，座椅等是导致病毒和细菌扩散传播的媒介，解决疾病传播媒介的途径为抑制其表面病毒和细菌的传播。

病毒是由蛋白质外壳及其内部包裹的遗传物质（RNA或DNA）形成的具有生物活性的病原体，其通过外壳蛋白质与细胞表面特殊结构结合感染细胞，从而将遗传物质（RNA或DNA）注入细胞内，利用细胞内部的物质复制病毒，形成生物体内部大面积感染。灭活病毒依赖于破坏其蛋白质外壳使其失去结合细胞的能力，或者破坏遗传物质分子（（RNA分子或DNA分子）使其无法进行复制。目前，广泛采用的抗菌抗病毒方法为化学试剂，如含有氯的消毒液，乙醇消毒液，双氧水消毒液等，通过直接的化学破坏病毒结构实现病毒灭活。但是频繁使用导致的二次伤害如呼吸道刺激，过敏，火灾等对公共安全尤其是室内人员的健康造成了威胁。近年来通过材料表面处理技术实现抗菌抗病毒被认为是解决上述问题的新途径。通过设计制备具有杀灭细菌病毒活性的表面涂层可以获得长效的清洁表面，降低传染性疾病的传播。因此发展具有抗菌抗病毒的材料表面对于抑制病毒利用这些媒介进行传播就具有重要的公共卫生安全意义。

相关涂层技术根据分类可以分为四个方面。

第一类，利用生物毒性的试剂附着于材料表面，例如大量专利使用银或铜等能够毒杀细菌和病毒的过渡金属涂层材料，如专利CN111408733 A（抗菌抗病毒的纳米银胶体溶液及其制备方法和应用），专利CN111441102 A（一种抗病毒复合涤纶纤维及其制备方法），专利CN 111328831 A（一种抗菌杀毒材料及应用），专利CN 103781945 B（抗病毒铝部件及其制造方法）。这些富含银或者铜的涂层表面能够缓慢释放的银或者铜离子进入细菌或者病毒内部，导致其生物活性丧失，从而实现灭活有害微生物。但是这一类技术不可避免的带来人体长期接触所造成的慢性中毒风险。

第二类，利用有机物所富含的特殊官能团对微生物进行杀灭，如专利CN1131040 C(双链核糖核酸在制备治疗人类柯萨奇病毒感染)，专利CN102051815A (一种高效抗病毒材料)，专利CN102061614B (双模式吸附高效抗菌抗病毒材料)。这类涂层材料由于结构不稳定，不耐水洗清洁，无法长期使用，往往是一次性口罩，防护服等使用的技术。

第三种，通过疏水作用降低含有细菌或者病毒的液体附着，从而减少材料表面的病原载量，降低病原传播的风险，如专利CN100422427C(填料固着纤维纤维结构物和纤维成形体以及它们的制造方法)，专利HK20060111804（一种纤维结构物，其具有填料固着纤维，该填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于所述粘合剂树脂上的填料）。这一类材料往往用于口罩等医疗防护装备，且疏水作用时间短，不可持续，因此不适用于需要长效抗菌抗病毒的公共场所设备。