[发明专利]一种载银硅藻材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种载银硅藻材料及其制备方法和应用，该材料制备过程中采用四甲氧基硅烷、(3‑巯丙基)三甲氧基硅烷/(3‑巯丙基)三乙氧基硅烷为联合硅源培养硅藻以引入巯基官能团，以硝酸银溶液为银前体，实现了载银硅藻抗菌材料的制备。本发明生物相容性良好，不对环境造成污染，保留了硅藻比表面积大的优点的同时，通过巯基与银离子之间的相互作用提高了对银离子的负载，具有良好的抑菌效果。

技术领域

本发明属于硅藻应用和抗菌材料领域，具体涉及一种载银硅藻材料及其制备方法和应用。

背景技术

银抗菌剂是最常用的抗菌剂，主要抑菌机理是：带正电荷的银离子与带负电的细菌细胞膜通过库仑力相互吸引，银离子靠近细菌后进入细菌细胞，与细菌蛋白相互作用导致蛋白变性，从而抑制细菌的生长繁殖。其特点在于抗菌谱较广、毒性较低、抗菌效果强且持续时间长、不产生耐药性。例如：Kim等(DOI：10.1016/j.apsusc.2013.06.086)制备了固定在碳纳米管表面的银纳米颗粒复合材料，对大肠杆菌表现出明显的抑制作用；Xie等(DOI：10.1016/j.apsusc.2019.06.096)通过多巴胺在纤维素结构上原位还原银纳米颗粒制备了抗菌材料，破坏了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的细胞膜，使细菌死亡。

硅藻壳体是一种天然的三维生物材料，具有大的比表面积、高的吸附性和良好的生物相容性，早已在化工、环境、药物输送等领域得到研究和发展。例如，Sun等(DOI:10.1016/j.ijbiomac.2021.05.123)研究了硅藻壳体优异的止血性能与血液之间的通过强界面效应诱导红细胞和血小板活化、变形和聚集，内在凝血通路激活，在体外表现出快速的止血能力；Singh等(DOI:10.1002/slct.201904248)以活体硅藻作为金属离子/药物分子容器，控制锌离子对细菌的释放，产生抑菌效果。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利CN201810788318.9公开了一种抗菌材料的制备方法，该制备过程中将银离子与氧化石墨烯结合，之后将载银氧化石墨烯与硅藻土复合，再将载银氧化石墨烯负载到硅藻土上以后利用硼氢化钠将银离子还原成纳米银，实现了纳米银/氧化石墨烯/硅藻土(AgNPs/GO-D E)抗菌材料的制备。该专利的主要缺点在于：氧化石墨烯价格高昂，硼氢化钠的使用存在危险性，工艺较为复杂。

中国专利202110285946.7公开了一种纳米银/硅藻土/海藻酸钙复合抗菌水凝胶微球的制备方法，该制备过程首先对天然硅藻土进行提纯，再将硝酸银、无水乙醇、硅藻土、氢氧化钠混合干燥后得到硅藻土基纳米银颗粒，最后将其与海藻酸钠溶和氯化钙水溶液均匀混合，固化得到复合抗菌水凝胶微球，实现该抗菌材料的制备。该专利的主要缺点在于：硅藻土结构松散，比表面积小，对银离子的吸附效果差，且得到的银纳米颗粒容易团聚。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种载银硅藻抗菌材料及其制备方法和应用。既利用了硅藻优异的结构特性控制银纳米颗粒的大小，又通过化学键合作用提高了对银离子的负载和纳米银的缓释性能。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种载银硅藻材料的制备方法，包括以下步骤：

1)富巯基硅藻培养：将四甲氧基硅烷(简称：TMOS)和(3-巯丙基)三甲氧基硅烷(简称：MPTMS)或(3-巯丙基)三乙氧基硅烷(简称：MPTTS)作为联合硅源培养硅藻；

2)硅藻收集及预处理：将藻液过滤或离心，得到富集藻液，再依次经稀酸溶液和醇洗涤，经固液分离收集沉淀；

3)载银硅藻制备：将预处理后的硅藻加入到硝酸银溶液中，分散后静置，经固液分离收集沉淀，经醇洗涤后固液分离，冷冻干燥得到载银硅藻材料。

所述的方法：步骤1)将浓度均为0.05-0.15M的TMOS和MPTMS或MPTTS以1:1～5:1的体积比混合，按照0.5-1.5mL硅源溶液/1L培养基的比例加入到培养基中培养硅藻。