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CN108159075B - 钯纳米材料的应用 - Google Patents

钯纳米材料的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用；其中钯纳米材料为钯八面体纳米材料或钯立方体纳米材料。本申请的钯纳米材料是通过发挥材料的纳米酶活性产生活性氧，进而实现更加稳定持久的抗菌作用；进一步地，钯立方体纳米材料对于革兰氏阳性菌效果显著，钯八面体纳米材料对于革兰氏阴性菌活性更高。

Description

钯纳米材料的应用
技术领域
本发明涉及抗菌材料技术领域，尤其涉及钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用。
背景技术
近年来，细菌引起的感染性疾病已经严重威胁人类健康，特别是超级细菌的出现，引起了人们对危害人类生存的微生物越来越重视，因此研究和开发各种具有抗菌和杀菌性能的材料，对保护人类、减少疾病以及营造绿色的、健康的环境具有极其重要的意义，同时发展抗菌材料也将会形成一个巨大而广阔的市场。
随着纳米技术和纳米科学的发展，纳米材料因其比表面积大、优异的抗菌性能和无耐药性成为抗菌材料的一大研究热点，包括金属、金属氧化物和碳纳米材料。其中，银纳米材料是研究最为广泛的，但其毒性较大、抗菌持久性和稳定性差。
部分研究者在文献(Advanced Materials,2015,27(6):1097-1104.)中公开了多孔二氧化硅装载金颗粒的纳米复合材料(记为MSN-AuNPs)的制备方法，该抗菌剂将金纳米颗粒负载至多孔二氧化硅的孔道中，该材料表现出优良的氧化酶和过氧化物酶，从而通过促进细菌内活性氧的产生，从而具有较高的抗菌性能和抗菌稳定性。但是，该抗菌剂需要预先合成多孔二氧化硅，无疑增加了制备过程的繁琐程度；同时，该制备方法只是将贵金属纳米材料中氧化酶和过氧化物酶活性较低的金纳米颗粒负载至二氧化硅孔道中，这样只能部分提高纳米酶活性，由此限制了部分酶的活性，最终影响了抗菌效果。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用，本申请钯纳米材料具有稳定持久的抗菌效果。
有鉴于此，本申请提供了钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用；所述钯纳米材料为钯立方体纳米材料或钯八面体纳米材料。
优选的，所述钯立方体纳米材料的制备方法为：
将聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸和溴化钾混合后再加入氯钯酸钠，反应，得到钯立方体纳米材料。
优选的，所述钯八面体纳米材料的制备方法为：
将聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸和柠檬酸混合后再加入氯钯酸钠，反应，得到钯八面体纳米材料。
优选的，所述反应的温度为80～120℃，时间为3h。
优选的，所述钯纳米材料的尺寸为8～12nm。
本申请还提供了钯纳米材料在制备抗革兰氏阳性菌药物中的应用，所述钯纳米材料为钯立方体纳米材料。
本申请还提供了钯纳米材料在制备抗革兰氏阴性菌药物中的应用，所述钯纳米材料为钯八面体纳米材料。
本申请还提供了一种抗菌制剂，包括钯纳米材料溶液与辅料，所述钯纳米材料溶液中的钯纳米材料为钯立方体纳米材料或钯八面体纳米材料。
本申请还提供了钯纳米材料在抗菌剂中的应用，所述钯纳米材料为钯立方体纳米材料或钯八面体纳米材料。
优选的，所述抗菌剂为抗菌敷料或创可贴。
本申请提供了钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用，具体的，所述钯纳米材料为钯八面体纳米材料或钯立方体纳米材料。本申请提供的钯纳米材料通过发挥氧化酶和过氧化酶的作用以达到抗菌效果，而不是通过离子释放，因此具有稳定持久的抗菌效果。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的钯立方体纳米材料的表征组图；
图2为本发明实施例1制备的钯八面体纳米材料的表征组图；
图3为革兰氏阳性细菌在不同浓度的钯纳米材料下的存活率柱形图；
图4为革兰氏阴性细菌在不同浓度的钯纳米材料下的存活率柱形图；
图5为不同浓度的钯纳米材料对细胞存活率影响的柱形图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
针对现有技术中的抗菌剂抗菌稳定性差以及毒性大的问题，本发明实施例公开了一种钯纳米材料在制备抗菌药物中的应用；所述钯纳米材料为钯立方体纳米材料或钯八面体纳米材料。本发明提供的钯纳米材料是两种不同晶面的贵金属纳米材料，一种具有{111}晶面，一种具有{100}晶面。本申请提供的钯纳米材料是通过发挥材料的纳米酶活性产生活性氧，进而实现了更加稳定持久的抗菌作用。
本发明提供的钯纳米材料实现抗菌效果，主要在于贵金属纳米材料具备氧化酶和过氧化物酶；具体的，所述钯立方体纳米材料的制备方法为：
将聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸和溴化钾混合后再加入氯钯酸钠，反应，得到钯立方体纳米材料。
在上述制备钯立方体纳米材料过程中，氯钯酸钠在保护剂聚乙烯吡咯烷酮与还原剂抗坏血酸、晶面介导剂溴化钾的协同作用下，最终得到了钯立方体纳米材料。
同样，所述钯八面体纳米材料的制备方法为：
将聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸和柠檬酸混合后再加入氯钯酸钠，反应，得到钯八面体纳米材料。
在上述制备钯八面体纳米材料过程中，氯钯酸钠在保护剂聚乙烯吡咯烷酮与还原剂抗坏血酸、柠檬酸的作用下，通过控制反应动力学，最终得到了钯八面体纳米材料。
为了得到纯度较高的钯纳米材料，所述钯纳米材料的制备方法具体为：
第一步、将聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸和溴化钾或柠檬酸加入水溶液中，一定温度下搅拌反应10min；
第二步、将氯钯酸钠以一定速度加入到上述溶液中，恒温搅拌3h结束后，得到反应液；
第三步、将第二步得到的反应液离心收集产物，将所得固体醇洗、水洗多次后，水溶液重悬得到抗菌材料成品。
在上述制备钯纳米材料的第二步骤中，预得到钯立方体纳米材料需在恒温80℃下搅拌，预得到钯八面体纳米材料需在恒温120℃下搅拌。
本申请制备的钯纳米材料尺寸为8～12nm，各颗粒之间不发生团聚、分散性良好。本申请制备的钯纳米材料的抗菌效果受尺寸和浓度的影响，尺寸越小，浓度越高，其抗菌效果越好。
按照本发明，在提供的两种钯纳米材料中，针对革兰氏阳性菌优先选择钯立方体纳米材料，针对革兰氏阴性菌优先选择钯八面体纳米材料；更具体的，所述钯立方体纳米材料对金黄色葡萄球菌效果显著，所述钯八面体纳米材料对大肠杆菌效果显著。就革兰氏阳性菌而言，其细胞壁较厚，材料的内吞差异不明显，其抗菌活性差异来源于其纳米酶活性差异；而对于革兰氏阴性菌来说，两种材料的内吞差异占主导，八面体短时间内更容易穿过细胞膜进入细菌，发挥抗菌效应，因此出现反转的抗菌效果。
本申请还提供了一种制剂，其包括钯纳米材料溶液与辅料，其中钯纳米材料溶液中钯纳米材料为钯立方体纳米材料或钯八面体纳米材料。
本发明提供的钯纳米材料不仅在制备抗菌药物中具有应用效果，其还可在抗菌剂中具有应用效果。具体的，本申请提供的钯纳米材料可在创可贴或抗菌敷料中进行。
本发明提供了钯纳米材料在制备抗菌药物中应用，钯纳米材料因其发挥氧化酶和过氧化酶的作用来达到抗菌作用，不是通过离子释放由此克服了银纳米材料的稳定性差的问题，实现了持久稳定的抗菌作用。另外，钯纳米材料在200ug/ml以下都是安全的，本申请钯纳米材料在抗菌应用时使用浓度低于这个浓度，因此钯纳米材料毒性低。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的钯纳米材料的应用进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
Pd立方体纳米材料的制备：将105mg聚乙烯吡咯烷酮、60mg抗坏血酸和300mg溴化钾溶于8ml水后加入到烧瓶中，在80℃下搅拌预热10min后，快速加入3ml溶解57mg氯钯酸钠的水溶液，继续恒温搅拌反应3h，离心后加水洗涤固体3次，水溶液重悬，即得到Pd立方体纳米材料。
Pd八面体纳米材料的制备：将105mg聚乙烯吡咯烷酮、60mg抗坏血酸和60mg柠檬酸溶于8ml水后加入到烧瓶中，在80℃下搅拌预热10min后，利用注射泵将3ml溶解57mg氯钯酸钠的水溶液以恒定速度注射入上述溶液中，继续恒温搅拌反应3h，离心后加水洗涤固体3次，水溶液重悬即得到Pd八面体纳米材料。
图1为本实施例1制备的钯立方体纳米材料的表征组图，图2为本实施例制备的钯八面体纳米材料的表征组图。
抗菌实验：将Pd立方体纳米材料与Pd八面体纳米材料分别(表面原子浓度：1x1016个/毫升)与1×106CFU/ml的细菌在水中孵育20min后，稀释103倍后将细菌涂板观察抗菌效果；结果表明：Pd立方体纳米材料针对金黄色葡萄球菌的杀菌率为60％，Pd八面体纳米材料针对金黄色葡萄球菌的杀菌率为20％；Pd立方体纳米材料针对大肠肝菌的杀菌率为55％，Pd八面体纳米材料针对大肠肝菌的杀菌率为90％。由此表明：Pd八面体纳米材料对于革兰氏阴性细菌具备更优异的抗菌效果，Pd立方体纳米材料对于革兰式阳性细菌具有更优异的抗菌效果。
图3为革兰氏阳性细菌在不同浓度的钯纳米材料下的存活率柱形图，图4为革兰氏阴性细菌在不同浓度的钯纳米材料下的存活率柱形图，更进一步说明了：Pd八面体纳米材料对于革兰氏阴性细菌具备更优异的抗菌效果，Pd立方体纳米材料对于革兰式阳性细菌具有更优异的抗菌效果。
图5为不同浓度下的钯纳米材料对细胞存活率影响的柱形图，由图5可知，钯纳米材料在200μg/ml浓度下细胞仍具有较高的存活率，由此可知，钯纳米材料在应用浓度范围以内是安全的。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.钯纳米材料在制备抗大肠杆菌药物中的应用，所述钯纳米材料为钯八面体纳米材料；
所述钯八面体纳米材料的制备方法为：
将聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸和柠檬酸混合后再加入氯钯酸钠，反应，得到钯八面体纳米材料。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述反应的温度为80~120℃，时间为3h。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述钯纳米材料的尺寸为8~12nm。
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