一种纳米银复合抗菌剂的制备方法

摘要

本发明公开的一种纳米银复合抗菌剂的制备方法，其特征在于该纳米银复合抗菌剂是由具有协同作用和加合作用的纳米银溶液与有机抗菌剂按一定的比例复合而成，复合后的抗菌剂结构和性质稳定，且具有更加快速、高效、广谱的抗菌性能，其对大肠杆菌、霍氏肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、粘性红圆酵母、青霉、黑曲霉的最小抑菌浓度（MIC）仅需1?10μg/ml。本发明公开的一种纳米银复合抗菌剂的制备方法，其特征在于该纳米银复合抗菌剂中纳米银呈单分散性，无团聚现象，其制备方法构思巧妙，实验操作简单，可操作性强，周期短，适合大规模生产。

权利要求

1.一种抗菌性能广谱、高效且稳定的纳米银复合抗菌剂的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：（1）将10-100份浓度为1×10-4g/ml-4×10-4g/ml的分散保护剂逐滴加入到10-100份浓度为1.5×10-4g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A；

（2）将50-150份浓度为1×10-5-2×10-5g/ml的还原剂和50-150份浓度为1×10-4g/ml-4×10-4g/ml的分散保护剂搅拌混合，得到混合体系B；

（3）将步骤（2）制备的混合体系B逐滴加入到步骤（1）制备的混合体系A中，并且控制在

1.5h内加完；

搅拌均匀，得到纳米银溶液；

（4）取10-100份步骤（3）制备的纳米银溶液，加入1-10份浓度为1μg/ml－20μg/ml的有机抗菌剂，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/LHCl溶液调节pH值为4.5-5.5，得到纳米银复合抗菌剂；

以上所用物料的份数均为质量份；

所述分散保护剂为柠檬酸钠；

所述还原剂为水合肼。

2.根据权利要求1所述的一种纳米银复合抗菌剂的制备方法，其特征在于步骤（1）和步骤（2）中使用的分散保护剂为同一种。

3.根据权利要求1所述的一种纳米银复合抗菌剂的制备方法，其特征在于纳米银复合抗菌剂中使用的有机抗菌剂为尼泊金丁酯、异噻唑啉酮、三氯生中的至少一种。

说明书

一种纳米银复合抗菌剂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于纳米抗菌材料技术领域，具体涉及一种抗菌性能广谱、高效且稳定的纳米银复合抗菌剂的制备方法。

背景技术

[0002] 纳米抗菌材料是在无机抗菌材料和纳米材料基础上发展起来的一类新型材料。其中，纳米银具有抗菌性能高效，耐热性好，不易产生抗药性和安全性高等优点，更是抗菌材料领域研究和应用的热点。近年来，已有多种含有纳米银的无机抗菌材料问世，其中一些已在商业化使用，纳米银的抗菌效果可以媲美甚至优于任何一种高效的抗生素（Roy R., Hoover M. R. and Bhalla, A. S., et al. Ultradilute Ag-aquasols with extraordinary bactericidal properties: role of the system Ag-O-H2O [J]. Materials research innovations 2007, 11(1): 3-11.）。

[0003]  由于纳米银粒子具有极大的比表面积，属于热力学不稳定体系，且存在大量的表面缺陷和悬挂键，这使得颗粒间极易团聚，形成尺寸较大的团聚体，导致最终应用时失去纳米颗粒应有的物性和功能，从而影响其产品的开发应用。为了降低纳米银团聚现象的发生，常常将纳米银负载于各种载体上。尽管载银无机抗菌剂抗菌活性很高，安全性很好，但这类材料中的银离子不够稳定，在紫外线照射下或加热至一定温度后银离子被还原为金属银，或转化为氧化银而使其制品着色、变灰或变黑，从而影响了制品的商业价值。同时，由于自然界中微生物种类繁多，单独使用纳米银要达到对多种微生物同时都有理想的抑制作用时，其所需用量往往较大（张昌辉，谢瑜，徐旋. 抗菌剂的研究进展[J].化工进展，2007，26（9）：1237-1242.）。前期研究工作表明，单独的纳米银溶液对细菌的抑制效果较好，但是对真菌的抑制效果不理想，要达到对霉菌和酵母菌都有理想的抑制作用时，其最小抑菌浓度(MIC)高达40μg/ml，所需量较大。而银是一种价格不菲的贵金属，纳米银较高的使用成本也是限制其广泛使用的另一主要原因。

[0004] 将纳米银粒子与不同的抗菌剂进行合理地复配，可产生增效和兼治作用，扩大防治对象，并降低使用成本，提高经济效益，同时还能降低纳米银团聚现象的发生。目前，针对纳米银复合抗菌剂的抗菌研究较少，虽然以下的方法可制备纳米银复合抗菌剂，但是仍然存在一些问题：1）如在CN 101669519A（一种聚苯胺复合抗菌剂及其制备方法）中纳米银/聚苯胺复合抗菌剂对酵母菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等都具有优异的杀菌作用，其中聚苯胺和银组分表现出显著的协同抗菌作用，但是该纳米银复合抗菌剂的制备方法复杂，所需时间长(>24h)；2）如在CN 103172775 A（一种包含纳米银粒子的抗菌复合乳液的制备方法及其应用）中纳米银/偶氮二异丁腈复合抗菌剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为95.5% 和95.5% 以上，但是该发明只研究了复合抗菌剂对细菌的抗菌效果，其对真菌及酵母菌的抗菌效果没有得到验证，其抗菌广谱性还有待考察；3）如在CN 103563983 A（一种纳米银过氧化物复合杀菌液及其制备方法）中纳米银/过氧化物复合杀菌液在较短的时间内能够达到较高的杀菌率，但是该发明公开的制备方法复杂，所需时间长（＞96h），且该发明只研究了该复合抗菌剂对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和铜绿假单胞菌的抗菌效果，其抗菌广谱性还有待考察。

[0005] 有机抗菌剂具有杀菌速度快、杀菌效率高、颜色稳定、廉价易得和广谱抗菌性等优点，属溶出性抗菌机理；而载银无机抗菌剂属非溶出性抗菌机理，抗菌有效期长，对皮肤刺激性小，抗菌谱广，但抗菌作用起效较晚，且对真菌的最小抑菌浓度值较大，抗真菌的效率较低。不难想到，两者的复合将相互弥补对方的不足，发挥两者的各自优势，获得综合性能较强的抗菌剂。

发明内容

[0006] 本发明的目的是针对纳米银溶液对真菌抑制效果不理想、载银无机抗菌剂中的银离子不够稳定的问题，提出了一种纳米银复合抗菌剂的制备方法，该纳米银复合抗菌剂具有广谱、高效的抗菌性能，且稳定性高。

[0007] 为达本发明的目的，本发明人分别考察了单独的纳米银溶液对大肠杆菌、霍氏肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、粘性红圆酵母、青霉、黑曲霉的抑制效果。其中大肠杆菌与霍氏肠杆菌代表革兰氏阴性菌，金黄色葡萄球菌与枯草芽孢杆菌代表革兰氏阳性菌，粘性红圆酵母代表酵母菌，青霉与黑曲霉代表霉菌。结果显示，纳米银溶液对细菌的抑制效果较好，其最小抑菌浓度(MIC)小于10μg/ml，但是对霉菌以及酵母菌的抑制效果不理想，要达到对霉菌和酵母菌都有理想的抑制作用时，其最小抑菌浓度(MIC)高达40μg/ml，所需量较大，从而增加了使用成本。

[0008] 为了扩大防治对象，并降低纳米银的使用成本、提高经济效益，同时增加纳米银的稳定性，本发明人将纳米银溶液与高效、低毒、安全并稳定的尼泊金丁酯、异噻唑啉酮、三氯生中的至少一种有机抗菌剂进行合理地复合，制得纳米银复合抗菌剂。通过透射电镜以及激光粒度仪对纳米银复合抗菌剂中纳米银粒子的形貌以及分散度变化进行分析，结果显示，纳米银溶液具有胶体溶液的典型特征，在过量的电解质作用下其稳定性会遭到破坏，胶粒发生絮凝。因此，当体系中加入的有机抗菌剂过多时，过量的有机抗菌剂就会起到电解质的作用，导致形成的纳米银溶胶发生絮凝，微小的纳米粒子团聚成较大的纳米颗粒并从溶胶中析出；而低浓度（≦20μg/ml）的有机抗菌剂不会使纳米银粒子产生团聚，复合后纳米银粒子的粒径及分散度没有明显的变化，这说明与一定浓度的有机抗菌剂复合不会影响纳米银的稳定性。通过紫外可见光分光光度计和激光粒度仪考察了纳米银复合抗菌剂在不同pH值条件下纳米银粒子的紫外吸收情况和粒径大小变化情况，结果显示，在酸性范围内，混合体系pH值的增加对纳米银粒子吸收峰和粒径大小没有明显的影响，但在碱性范围内，随着混合体系pH值的增加，纳米银粒子吸收峰强度逐渐降低且粒径变大，这说明纳米银复合抗菌剂在碱性范围内不稳定。因此，复合抗菌剂的使用及存储pH条件应在酸性范围内为宜，最优为pH4.5-5.5。同时，本发明人还考察了该纳米银复合抗菌剂对细菌、酵母菌以及霉菌的抑制效果，结果显示，复合后的抗菌剂稳定且具有广谱、高效的抗菌性能，其对细菌、酵母菌以及霉菌的抑制效果均十分理想，对大肠杆菌、霍氏肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、粘性红圆酵母、青霉、黑曲霉的最小抑菌浓度(MIC)仅需1-10μg/ml。

[0009] 本发明提供的一种纳米银复合抗菌剂的制备方法，其特征在于该方法通过以下工艺步骤实施：

[0010] （1）将10-100份浓度为1×10-4g/ml-4×10-4g/ml的分散保护剂逐滴加入到10-100份浓度为1.5×10-4g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。

[0011] （2）将50-150份浓度为1×10-5-2×10-5g/ml的还原剂和50-150份浓度为1×10- 4g/ml-4×10-4g/ml的分散保护剂搅拌混合，得到混合体系B。

[0012] （3）将步骤（2）制备的混合体系B逐滴加入到步骤（1）制备的混合体系A中，并且控制在1.5h内加完。搅拌均匀，得到纳米银溶液。

[0013] （4）取10-100份步骤（3）制备的纳米银溶液，加入1-10份浓度为1μg/ml－20μg/ml-1 -1 的有机抗菌剂，常温下搅拌均匀后用0.1mol·L NaOH溶液或0.1mol·L HCl溶液调节pH值为4.5-5.5，得到纳米银复合抗菌剂。

[0014] 以上所用物料的份数均为质量份。

[0015] 上述纳米银复合抗菌剂的制备方法中，步骤（1）和步骤（2）使用的分散保护剂为同一种。

[0016] 上述纳米银复合抗菌剂中使用的分散保护剂为苯扎溴铵、柠檬酸钠中的任意一种。

[0017] 上述纳米银复合抗菌剂中使用的还原剂为硼氢化钠、水合肼中的任意一种。

[0018] 上述纳米银复合抗菌剂中使用的有机抗菌剂为尼泊金丁酯、异噻唑啉酮、三氯生中的至少一种。

[0019] 本发明提供的上述一种纳米银复合抗菌剂的制备方法，具有以下优点：

[0020] 1.本发明提供的方法，构思巧妙，实验操作简单，可利用传统制备纳米银抗菌剂所需的仪器设备，因此本方法不需要额外的操作设备，可操作性强。

[0021] 2.由于本发明在细菌、酵母菌及霉菌中分别选取了1-2种代表菌种，因此，该纳米银复合抗菌剂的抗菌广谱性得到了很好的验证。

[0022] 3.由于纳米银溶液与一定浓度的有机抗菌剂复合后不会影响纳米银粒子的粒径与分散度，且纳米银溶液与有机抗菌剂具有协同作用和加合作用。因此复合后的纳米银复合抗菌剂不但不会发生絮凝、沉淀现象，而且具有更加广谱、高效的抗菌性能。

[0023] 4.由于纳米银和所使用的有机抗菌剂毒性很低，因而该纳米银复合抗菌剂具有安全的使用性能。

[0024] 四、具体实施方式

[0025] 下面给出实施例以对本发明作更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

[0026] 实施例1

[0027] 将10份浓度为1×10-4g/ml的苯扎溴铵溶液逐滴加入到10份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。将50份浓度为1×10-5g/ml的硼氢化钠和50份浓度为1×10- 4g/ml的苯扎溴铵溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取10份纳米银溶液，加入1份1μg/ml的尼泊金丁酯，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为4.5，得到纳米银复合抗菌剂。

[0028] 实施例2

[0029] 将50份浓度为2×10-4g/ml的苯扎溴铵溶液逐滴加入到20份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。将50份浓度为1×10-5g/ml的水合肼和50份浓度为2×10- 4g/ml的苯扎溴铵溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取10份纳米银溶液，加入1份1μg/ml的尼泊金丁酯，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为4.5，得到纳米银复合抗菌剂。

[0030] 实施例3

[0031] 将50份浓度为3×10-4g/ml的苯扎溴铵溶液逐滴加入到50份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。将100份浓度为1×10-5g/ml的硼氢化钠和50份浓度为3×10- 4g/ml的苯扎溴铵溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取20份纳米银溶液，加入5份2μg/ml的尼泊金丁酯和2份2μg/ml的异噻唑啉酮，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为4.5，得到纳米银复合抗菌剂。

[0032] 实施例4

[0033] 将50份浓度为2×10-4g/ml的柠檬酸钠溶液逐滴加入到50份浓度为1.5×10-3g/ml-5的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。将50份浓度为1.2×10 g/ml的硼氢化钠和50份浓度为2×10- 4g/ml的柠檬酸钠溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取40份纳米银溶液，加入5份浓度为5μg/ml的三氯生、5份浓度为5μg/ml的尼泊金丁酯和1份浓度为10μg/ml的异噻唑啉酮，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为5.0，得到纳米银复合抗菌剂。

[0034] 实施例5

[0035] 将100份浓度为4×10-4g/ml的柠檬酸钠溶液逐滴加入到80份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。将50份浓度为1.2×10-5g/ml的硼氢化钠和50份浓度为4×10- 4g/ml的柠檬酸钠溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取50份纳米银溶液，加入5份浓度为8μg/ml的异噻唑啉酮，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为5.0，得到纳米银复合抗菌剂。

[0036] 实施例6

[0037] 将10份浓度为4×10-4g/ml的苯扎溴铵溶液逐滴加入到80份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。再将80份浓度为1.25×10-5g/ml的水合肼和100份浓度为4×10- 4g/ml的苯扎溴铵溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取50份纳米银溶液，加入10份浓度为10μg/ml的三氯生，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为5.0，得到纳米银复合抗菌剂。

[0038] 实施例7

[0039] 将10份浓度为1×10-4g/ml的苯扎溴铵溶液逐滴加入到100份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。再将100份浓度为1.85×10-5g/ml的硼氢化钠和50份浓度为1×10- 4g/ml的苯扎溴铵溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取50份纳米银溶液，加入1份浓度为10μg/ml 的尼泊金丁酯，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为5.0，得到纳米银复合抗菌剂。

[0040] 实施例8

[0041] 将100份浓度为4×10-4g/ml的苯扎溴铵溶液逐滴加入到100份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。再将150份浓度为1.5×10-5g/ml的硼氢化钠和150份浓度为4×10- 4g/ml的苯扎溴铵溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取80份纳米银溶液，加入1份浓度为15μg/ml的三氯生，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为5.0，得到纳米银复合抗菌剂。

[0042] 实施例9

[0043] 将50份浓度为2×10-4g/ml的苯扎溴铵溶液逐滴加入到100份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。再将50份浓度为1.85×10-5g/ml的水合肼和150份浓度为2×10- 4g/ml的苯扎溴铵溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取100份纳米银溶液，加入5份浓度为20μg/ml的异噻唑啉酮，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为5.0，得到纳米银复合抗菌剂。

[0044] 实施例10

[0045] 将100份浓度为1×10-4g/ml的柠檬酸钠溶液逐滴加入到100份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。再将50份浓度为1.85×10-5g/ml的硼氢化钠和100份浓度为1×10- 4g/ml的柠檬酸钠溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取100份纳米银溶液，加入5份浓度为5μg/ml 的尼泊金丁酯和2份浓度为5μg/ml的异噻唑啉酮，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为5.5，得到纳米银复合抗菌剂。

[0046] 实施例11

[0047] 将80份浓度为1×10-4g/ml的柠檬酸钠溶液逐滴加入到100份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。再将150份浓度为1.85×10-5g/ml的硼氢化钠和150份浓度为1×10- 4g/ml的柠檬酸钠溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取100份纳米银溶液，加入5份浓度为20μg/ml的尼泊金丁酯，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为5.5，得到纳米银复合抗菌剂。

[0048] 实施例12

[0049] 将100份浓度为4×10-4g/ml的苯扎溴铵溶液逐滴加入到100份浓度为1.5×10-3g/ml的AgNO3溶液中，搅拌均匀，得到混合体系A。再将150份浓度为2×10-5g/ml的硼氢化钠和100份浓度为4×10-4g/ml的苯扎溴铵溶液搅拌混合，得到混合体系B。将混合体系B逐滴加入到混合体系A中，并且控制在1.5h内加完，搅拌均匀，得到纳米银溶液。取100份纳米银溶液，加入10份浓度为20μg/ml的异噻唑啉酮，常温下搅拌均匀后用浓度为0.1mol/L NaOH溶液或浓度为0.1mol/L HCl溶液调节pH值为5.5，得到纳米银复合抗菌剂。

[0050] 为了考察本发明实施例制备的纳米银复合抗菌剂的抗菌性能，本发明人对其作了如下抗菌测试：

[0051]  分别取10ml不同浓度梯度的抗菌剂加入平皿内。再将10ml冷却至45℃～50℃的琼脂培养基加入平皿内，边加边摇晃平板，使抗菌剂和培养基充分混匀，待凝固后备用。用加样器取1μl（含菌量约为107cfu/ml）菌悬液点种于含抗菌剂的培养基表面，接种后所形成的菌液圈直径约5mm～8mm。再放入恒温恒湿箱里（温度为27℃ 湿度为85%）进行2天的细菌和霉菌培养后，观察菌落生长被完全抑制的最低抗菌剂浓度，为该样品对受试菌的最小抑菌浓度(MIC)（具体方法见消毒技术规范第二部分（最小抑菌浓度测试试验）），结果见表1、表2。