抗菌复合材料简介

文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１９)０２Ｇ０２０１７Ｇ０６具有荧光㊁磁性的纳米抗菌性复合材料的制备及回收利用∗肖凌寒,冯恒宇,高娅培,崔庆实(长春工业大学化学与生命学院,吉林省碳纤维开发与应用重点实验室,长春１３００１２)摘㊀要:㊀采用聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(P GMA)作为模板成功制备了新型具有磁性Ｇ抗菌性Ｇ荧光性的多功能复合微球.合成的P GMA㊁氨基化的P GMA(N H２ＧP GMA)㊁磁性P GMA(MＧP GMA)都呈表面光滑的球形,并且具有良好的单分散性.MＧP GMA具有超顺磁性,使微球在外加磁场的作用下可以从溶液中快速分离出来.引入聚六亚甲基胍酸盐(P H G H)复合微球具有显著的抗菌效果.荧光物质碲化镉(C d T e)通过静电吸附作用吸附在球体表面使微球具有了荧光性能,这就使得复合微球具有靶向定位㊁生物检测等功能.将磁性,抗菌和荧光结合到一个单一的复合微球中,开辟了对多功能材料进行广泛研究的可能性,并拓宽了潜在的应用范围.关键词:㊀荧光;抗菌;磁性;碲化镉中图分类号:㊀T B３４文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１９．０２．００４０㊀引㊀言近年来,胍盐抗菌材料由于其独一无二的优势,如优秀的抗菌性能㊁高稳定性㊁易于存储㊁可重复生产㊁无腐蚀㊁无毒害㊁廉价,引起了广泛的关注,并且在各个领域中得到了广泛的应用,如医疗设备㊁水的净化系统㊁食品包装㊁食物的存储㊁卫生系统等等[１Ｇ３].对于接触性的生物除菌剂来说,胍盐抗菌材料和微生物的接触面积对于它的杀菌效果起着至关重要的作用.减少胍盐的尺寸以此来增加它的表面积并提供更有效率的抗菌基团,将能够大大提高抗菌效率.在许多领域当中,纳米级的材料由于其小尺寸,大比表面积,高反应活性等杰出性能,已经展现了巨大的潜力和非常好的前景[４].因此,通过制备纳米级的胍盐抗菌材料提高其接触表面来提高其抗菌性成为了非常有效的方法[５].然而,纳米级胍盐抗菌材料仍旧有着一些缺陷,如复杂的回收过程㊁功能比较单一等等.抗菌过程通常需要在溶液中进行,那么从剩余的溶液中分离出纳米级抗菌材料需要耗费昂贵的代价.因此,在纳米抗菌材料中引入磁性分子成为一种必然,它拥有的磁性分离技术能够非常有效的减少复杂的回收过程[６].磁性分离是一种非常重要的技术,它能够通过添加外界磁场来分离和回收带有磁性或对磁性敏感的粒子[７].利用这种技术,纳米级粒子和生物粒子在水溶液中能够快速并简单的分离开来[８].这项技术最大的优点是能够在最短的时间内最大程度使有着磁性或磁性敏感的粒子分离出来.自从１９７０中叶,磁性分离技术已经在生物技术和生物制药,酶的固定技术,细胞排列,蛋白质分离,药物的流动等领域得到了广泛的应用[９].荧光标记是一个非常重要的技术,它在生物影像和生物监控领域扮演着重要的角色.随着对荧光剂的深入研究,科学家们发现量子点相较于传统的有机荧光剂有着稳定性好,更宽的激发波长,更稳定的更亮的量子区域等等优点.作为荧光探针,在生物影像和生物监测领域起着非常重要的作用,量子点C d T e通过电子吸附作用吸附在聚合物表面,聚合物就有了荧光性,这样就拥有标靶定位和生物监测功能[１０].本文选择P GMA作为包覆的模板是由于它能够被表面环氧基团提高反应活性并且稳定性强.从图１可以看到,采用P GMA作为模板,制备拥有磁性,抗菌性,荧光性官能团的多功能复合微球.这种材料由于其拥有磁性可以有效回收并可以在不同领域应用,由于其拥有荧光性,在生物影像和生物监控技术中也能够得到应用.用M I C法对多功能复合微球进行了抗菌性能测试,选用金黄色葡萄球菌㊁枯草芽孢杆菌(典型的革兰氏阳性菌)和大肠杆菌㊁绿脓杆菌(典型的革兰氏阴性菌)作为实验菌种,结果表明,复合微球对这四种菌群都具有良好的抗菌性.１㊀实㊀验１．１㊀试剂与仪器１．１．１㊀化学试剂甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA),S i g m aＧA l d r i c h.盐酸胍(G u H C l),北京化工厂.乙二胺,天津市福晨化学试剂厂.四水合氯化亚铁(F e C l２ ４H２O),天津化学试剂厂.三氯化铁(F e C l３),天津化学试剂厂.聚乙烯基吡咯烷酮(P V P),上海化学试剂厂.氯化镉(C d C l２),国药化学试剂公司.７１０２０肖凌寒等:具有荧光㊁磁性的纳米抗菌性复合材料的制备及回收利用∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１６０３０２０);吉林省教育厅资助项目(J J K H２０１７０５５５K J)收到初稿日期:２０１８Ｇ０９Ｇ２５收到修改稿日期:２０１８Ｇ１２Ｇ０６通讯作者:肖凌寒,EＧm a i l:x i a o l i n g h a n１９８１＠１６３．c o m 作者简介:肖凌寒㊀(１９８１－),男,长春人,副教授,博士生导师,主要研究高分子抗菌材料.图１㊀多功能MＧP GMA/P H G HＧC d T e复合微球的形成过程的示意图F i g１S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o n f o r t h e f o r m a t i o n p r o c e s s e so f t h em u l t i f u n c t i o n a lMＧP GMA/P HG HＧC d T eh y b r i dm i c r o s p h e r e s１．１．２㊀表征仪器X L３０E S E MＧF E M型扫描电子显微镜(S E M). N i c o l e tA v a t a r３７０F TＧI R型傅立叶红外光谱仪.振动探针式磁强计(MＧH).N I K O N P E２０００Ｇu型数字荧光电子显微镜表征粒子的荧光性.S H I MA D Z U X R DＧ６０００型X射线衍射仪.１．２㊀聚甲基丙烯酸环氧丙酯(P GMA)微球的制备取２５０m L三口烧瓶,称取１２０m L乙醇,１５m L 去离子水,０．１５g聚乙烯基吡咯烷酮(P V P)在氮气保护下,于５０ħ温度加热搅拌.称取０．１２g偶氮二异丁腈(A I B N)加入到５m L GMA溶液中,充分搅拌混合后,在７０ħ下反应１６h.反应停止后,将得到P GMA 微球冷却,洗涤,干燥.１．３㊀具有磁性的P GMA微球(MＧP GMA)的制备取５０m L三口烧瓶,称取１０m L去离子水,１０m L乙二胺,１g经冻干处理的P GMA加入到烧瓶中中搅拌,温度保持在８０ħ,实验过程氮气保护,反应进行１２h.将表面氨基化的P GMA分散到２０m L水中并形成乳液,将乳液冷却至１０ħ.分别称取１６２m g F e C l３和６３m g F e C l２ ４H２O分别加入到放有１０m L水的两个烧杯当中,冷却至１０ħ.将两种含有铁离子溶液充分混合后,加入到表面氨基化的P GMA悬浮液当中,迅速的将反应容器抽成真空状态.２０m i n后泄压,加入２m L氨水,升高温度至８０ħ,反应３０m i n.得到的具有磁性的P GMA微球乳液进行离心,用乙醇/水混合液再分散,离心,反复３次,最后冻干保存.１．４㊀磁性P GMA与P H G H的聚合反应第一步,将５g P H G H加入到载有５０m L去离子水的三口烧瓶中,取１g环氧氯丙烷(E P)在室温条件下,３０m i n内缓慢滴加到三口烧瓶中,反应时间为４h,再次向三口烧瓶中加入５０m L去离子水,反应温度升高到６０ħ,反应时间为６h,得到环氧氯丙烷修饰P H G H产物.第二步,称取１g经环氧氯丙烷修饰的P H G H加入到５０m L乙醇中,再称取０．２g氢氧化钾加入其中,调节p H值碱性,调整完毕后加入１g氨基修饰的P GMA回流反应６h.从而得到的MＧP GMA ＠P H G H聚合物,采用离心进行分离,用乙醇和水混合液再分散,再进行离心,反复进行３次,真空烘箱中５０ħ条件下真空干燥.１．５㊀量子点C d T e与聚合物微球的静电吸附作用称取０．７５m g MＧP GMA/P H G H聚合微球,加入到１．５m L硫代苹果酸保护的C d T e量子点的水溶液中,进行超声处理１０m i n,离心,去除上清液,乙醇进行清洗,再分散,再进行离心,反复进行３次,得到表面吸附上量子点C d T e的多功能复合材料.１．６㊀采用最小抑菌浓度法(M I C)对多功能复合材料的抗菌性能的研究选用大肠杆菌㊁绿脓杆菌㊁金黄色葡萄球菌㊁枯草芽孢杆菌作为指标菌,采用最小抑菌浓度法(M I C)进行了抗菌性能测试.采用平板培养法,确定多功能复合材料对指标菌的最小抑菌浓度.样品浓度分别为０．５,１,２,４,８,１６,３２,６４,１２５,２５０和５００μg/m L.采用无菌蒸馏水将菌液稀释至１００C F U/m L,在３７ħ条件下培养２４h.２㊀结果与讨论２．１㊀P GMA,N H２ＧP GMA以及MＧP GMA微球的S E M分析图２(a)㊁(b)和(c)分别为P GMA,N H２ＧP GMA 和MＧP GMA的S E M图.从图２可以观察到３种微球具有良好单分散性,球形结构,表面光滑等特点,他们的粒子尺寸分别为１．６４,１．７７,１．８１μm.粒子尺寸的逐步增加和反应每一步的进行相吻合.然而,在N H２ＧP GMA和MＧP GMA微球表面并没有大的不同,这就意味着F e３O４纳米粒子原位聚合的方式沉积在８１０２０２０１９年第２期(５０)卷微球的内部了.图２㊀复合微球的S E M 图像F i g ２S E Mi m a g e s o f h y b r i dm i c r o s ph e r e s ２．２㊀M ＧP GMA /P H G H ＧC d T e 微球的表征图３(a )和(b )为M ＧP GMA /P H G H ＧC d T e 微球S E M 图像.从S E M 照片可以看出微球具有单分散性,球形结构,表面光滑等特点,微球的尺寸约为２．０μm .图３(c )为M ＧP GMA /P H G H ＧC d T e 微球T E M 图像.从图３(c )可以明显的核壳结构并且量子点C d T e 附着在微球的表面.在图中箭头所指可以明显看出为量子点C d T e 附着在P H G H 聚合层的表面.图３(d )为M ＧP GMA /P H G H ＧC d T e 微球的E D X 光谱分析谱图,它展现了在微球当中的C ㊁N ㊁O ㊁C l ㊁F e ㊁C d 各个元素在微球当中的存在.F e 元素的出现证明了F e ３O ４成功沉积到微球的内部.微量的Cd 是来至于量子点C d Te ,并在图３(d )中插入了一个小图放大能够观察到C d 元素.N 和C l 元素是由于P GMA 表面P H G H 聚合物.图３㊀M ＧP GMA /P H G H ＧC d T e 微球S E M 图像和T E M 图像以及E D X 光谱F i g ３S E M ,T E Mi m a g e o fM ＧP GMA /P HGH ＧC d T em i c r o s p h e r e s ,a n dE D Xs pe c t r u m ２．３㊀P GMA ㊁N H ２ＧP GMA 和M ＧP GMA 微球的F T ＧI R 分析图４为P GMA ㊁N H ２ＧP GMA 和M ＧP GMA 微球在反应的各个阶段的红外光谱图.从图４(a )看到１７３２和１２５６c m －１两处吸收峰分别为羰基特征吸收峰和环氧基团的对称特征吸收峰[１１],８４８和９１０c m －１处的峰值为环氧基团的不对称吸收峰.在图４(b )中,N H ２ＧP GMA 微球相较于P GMA 在８４８和９１０c m －１处的特征吸收峰消失了,３３１０和１５６８c m －１处分别出现了新的特征吸收峰,分别对应了 N H 和 N H ２基团[１２].这个表明了乙二胺成功的修饰在P GMA 表面.图４(c )中可知,５８０c m －１处的特征吸收峰来至于F eO 键,说明F e ３O ４成功以原位沉积的方式沉积在P GMA 微球内部.２．４㊀M ＧP GMA /P H G H 微球X R D 测试图５为M ＧP GMA /P H G H 微球的X R D 磁性曲线.从图５可知在图中(２２０)㊁(３１１)㊁(４００)㊁(４２２)㊁(５１１)㊁(４４０)处的峰值时立方反转晶石结构的特征峰,９１０２０肖凌寒等:具有荧光㊁磁性的纳米抗菌性复合材料的制备及回收利用和F e３O４纳米粒子相符合.MＧP GMA/P H G H微球在１５~２５ʎ之间出现了一个宽带区域,这是由于在P GＧMA表面有一层聚合物壳层的存在从而出现了这种现象[１３].在图中没有其它的杂质峰的出现,说明在合成微球的过程中相对比较纯净.由于MＧP GMA/P H G H 微球的非晶形结构使得F e３O４的特征峰变弱了.从X R D的结果中可以得知,F e３O４纳米粒子确实被P GＧMA微球包覆,和S E M以及T E M所看到的结果相吻合.图４㊀复合微球的F TＧI R图像F i g４F TＧI Rs p e c t r ao fP GMA,N H２ＧP GMAa n d MＧP GMAh y b r i dm i c r o s p h e r e s图５㊀MＧP GMA/P H G H复合微球的X R D图像F i g５X R D i m a g e o f t h eMＧP GMA/P H G Hh y b r i dm iＧc r o s p h e r e s２．５㊀MＧP GMA/P H G HＧC d T e复合微球磁性评估图６为在室温条件下,MＧP GMA/P H G HＧC d T e 微球的磁滞回线图.图６㊀MＧP GMA/P H G HＧC d T e微球的磁滞回线F i g６T h em a g n e t i c h y s t e r e s i s l o o p o f t h eMＧP GMA/P H G HＧC d T em i c r o s p h e r e s a t２９８K㊀㊀由图６可知,MＧP G M A/P H G HＧC d T e复合微球展现了超顺磁性,饱和的磁性的值为４．６０８A m２/k g,这已经足够在水溶液中实现磁性分离.在MＧP GMA/ P H G HＧC d T e复合微球中测试的饱和磁性值要比纯四氧化三铁纳米粒子要小(６１．８７A m２/k g),这是由于采用P GMA作为模板形成一种隔离磁性的结构导致饱和磁性的下降[１４].图７(a)和(b)是为了研究MＧP GMA/P H G HＧC d T e复合微球在水溶液中在外加磁场下分离的实验效果.从图７看出,MＧP GMA/P H G HＧC d T e复合微球在３０s之内通过施加一个外界的磁场迅速的向外界磁场靠拢并从水溶液中分离出来(从图７(a)~ (b)).然后,撤除外界磁场,猛烈摇晃样品瓶MＧP GＧMA/P H G HＧC d T e复合微球又重新均匀分散到水中(从图７(b)~(a)).具有磁性使MＧP GMA/P H G HＧC d T e复合微球可以进行回收分离.同时,这种微球在生物研究当中也具有巨大的潜力,在生物实验完成后,通过施加一个外界磁场可以轻易的从其水溶液中把它分离出来.这对于在环境检测中捕获一些细菌颗粒或者水处理环节以及管道和设备的冷凝等方面十分有效.因此,MＧP GMA/P H G HＧC d T e复合微球可以进行回收在研究中是一个非常关键的点,并且在以后的工作汇总中它也将成为一个重点研究的对象.图７㊀MＧP GMA/P H G HＧC d T e在外加磁场条件下的分离F i g７T h e p h o t o g r a p h o ft h e m a g n e t i c MＧP GMA/P H G HＧC d T em i c r o s p h e r e sd i s p e r s e di na q u eＧo u ss o l u t i o n w i t h o u ta n d w i t he x t e r n a l m a gＧn e t i c f i e l d２．６㊀MＧP GMA/P H G HＧC d T e复合微球荧光效果评估引入量子点C d T e,使MＧP GMA/P H G HＧC d T e复合微球具有荧光的特性,这样就可以在微球的水溶液当中利用荧光设备去定位小球的位置[１５].如图８(a)所示,MＧP GMA/P H G HＧC d T e复合微球在紫外灯的照射下发出了橘红色的荧光,如图８(b)所示,在荧光显微镜下它发的是绿光.通过荧光设备的观察可以确定C d T e已经固定在了微球的表面,并且能够很好的被荧光设备观察到,这样可以利用其具有荧光性更好的应用在各个领域.０２０２０２０１９年第２期(５０)卷图８㊀复合微球紫外光灯下和在荧光显微镜下的照片F i g ８P h o t o g r a p ho f h y b r i dm i c r o s p h e r e s u n d e rU Vl i g h t a n du n d e r a f l u o r e s c e n c em i c r o s c o pe ２．７㊀M ＧP GMA＠P H G H ＧC d T e 复合微球抗菌性的研究胍盐组分无论是对革兰氏阳性菌还是革兰氏阴性菌都具有很好的抗菌性能,是一种理想的抗菌剂.在各种胍盐抗菌组分中,通过环己烷合成聚合物胍盐是一种比较实用的实验方法.由于其很好的水溶性,广泛的抗菌效果,优秀的抗菌效率以及无毒性等优点得到了越来越多人的关注.选用金黄色葡萄球菌㊁枯草芽孢杆菌(典型的革兰氏阳性菌)和大肠杆菌㊁绿脓杆菌(典型的革兰氏阴性菌)作为标样,最小抑菌浓度法(M I C )研究M ＧP GMA＠P H G H ＧC d T e 复合微球的抗菌性能.在表１中列出了复合微球对４种菌的抗菌数据,其数据是经过３次反复试验得到的实验结果.M ＧP GMA＠P H G H ＧC d T e 复合微球对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有着良好的抗菌效果,大肠杆菌,绿脓杆菌,金色葡萄球菌,枯草芽孢杆菌对应的M I C 的值分别为６４,５００,３２和１６μg/m L .从结果中可以看出M ＧP GMA＠P H G H ＧC d T e 复合微球对革兰氏阳性菌的抗菌效果更为出色.表１㊀M I C 法测得M ＧP GMA＠P H G H ＧC d T e 复合微球的抗菌性能T a b l e １A n t i m i c r o b i a l p r o p e r t i e s o fM ＧP GMA＠P H G H ＧC d T eh y b r i dm i c r o s p h e r e sm e a s u r e db y MI C m e t h o d 革兰氏阴性菌革兰氏阳性菌大肠杆菌绿脓杆菌金黄色葡萄枯草芽孢杆菌M I C /μg m L －１６４５００３２１６３㊀结㊀论制备了具有磁性,荧光性,抗菌性M ＧP GMA /P H ＧG H ＧC d T e 复合微球,并利用T E M ㊁S E M ㊁F T ＧI R ㊁X R D ㊁荧光显微镜等手段对其进行表征.测试结果表明,复合微球表面都具有规整的球形外貌和明显的核壳结构,且相互间没有太大差异,具有较好的单分散性能.通过T E M ㊁S E M ㊁E D X ㊁F T ＧI R 等表征手段研究了M ＧP GMA /P H G H ＧC d T e 复合微球的组分㊁结构以及表面形态.在外加磁场下测试微球的磁性分离性能,从而利用此性能达到简易回收的效果.荧光显微镜下可以观察到微球具有荧光性,可以应用于生物追踪等领域.通过抗菌实验研究了M ＧP GMA /P H G H ＧC d T e 复合微球的抗菌性能.结果表明,M ＧP GMA /P H G H ＧC d T e 复合微球对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都具有良好的抗菌效果,并且微球对革兰氏阳性菌的抗菌效果更好.参考文献:[１]㊀D a iM i n g ,L i a o Y u a n b a o ,L i u D o n g,e ta l ．G r o w t ha n d p h o t o l u m i n e s c e n c e p r o p e r t i e so f C d T e n a n o c r ys t a l sa n d l a y e r e dn a n o c r y s t a l l i n ef i l m s [J ]．A c t a P h ys i c a S i n i c a ,２００９,５８(１０):７２４６Ｇ７２４９(i nC h i n e s e )．李志富,邵㊀伟,丁㊀静．聚六亚甲基胍消毒液杀菌效果及毒性试验观察[J ]．中国消毒学杂志,２００９,２６(０４):３８２Ｇ３８４．[２]㊀G u a n Y ,X i a n H N ,S u l l i v a n H ,e ta l ．A n t i m i c r o b i a l Ｇm o d i f i e ds u l f i t e p u l p s p r e p a r e db y i n s i t u c o p o l y m e r i z a t i o n [J ]．C a r b o h y d rP o l ym ,２００７,６９(４):６８８Ｇ６９６．[３]㊀P e n g K a i m e i ,D i n g W e i ,T u W e i p i n g．C o n s t r u c t i o na n d a p p l i c a t i o no f a n t i b a c t e r i a l p o l y m e r s f o r t e r pe n o i d s 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e量子点荧光探针的制备表征及应用[J]．发光学报,２０１３,３４(０７):８２９Ｇ８３５．P r e p a r a t i o na n d r e c y c l i n g o f n a n oＧa n t i b a c t e r i a l c o m p o s i t e sw i t hf l u o r e s c e n c e a n dm ag n e t i c p r o p e r t i e sX I A O L i n g h a n,F E N G H e n g y u,G A O Y a p e i,C U IQ i n g s h i(J i l i nP r o v i n c eK e y L a b o r a t o r y o fC a r b o nF i b e rD e v e l o p m e n t a n dA p p l i c a t i o n,S c h o o l o fC h e m i s t r y a n dL i f eS c i e n c e,C h a n g c h u nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y,C h a n g c h u n１３００１２,C h i n a) A b s t r a c t:An o v e lm u l t iＧf u n c t i o n a l c o m p o s i t em i c r o s p h e r ew i t h m a g n e t i cＧa n t i b a c t e r i a lＧf l u o r e s c e n c ew a s s u c c e s sＧf u l l yp r e p a r e db y u s i n g p o l y g l y c i d y lm e t h a c r y l a t e(P GMA)a s a t e m p l a t e．T h e a sＧs y n t h e s i z e dm i c r o s p h e r e s P GＧMA,a m i n oＧm o d i f i e dP GMA(N H２ＧP GMA),a n d m a g n e t i cP GMA(MＧP GMA)a l l h a ds m o o t hs p h e r i c a l s u rＧf a c e s a n d f i n em o n o d i s p e r s i t y．MＧP GMA m i c r o s p h e r e sh a ds u p e r p a r a m a g n e t i s m,w h i c h m a d e MＧP GMAt ob e e f f e c t i v e l y s e p a r a t e d f r o mt h e s o l u t i o nb y a ne x t e r n a lm a g n e t i c f i e l d．T h e i n t r o d u c t i o no f p o l y(h a x e m e t h y l e nＧg u a n i d i n eh y d r o c h l o r i d e)(P H G H)m a d e t h eh y b r i d m i c r o s p h e r e sh a v e s i g n i f i c a n t a n t i b a c t e r i a l e f f e c t．F l u o r e sＧc e n t f e a t u r e s(C d T e)a d s o r b e d o n t h em i c r o s p h e r e s s u r f a c e b y e l e c t r o s t a t i c a d s o r p t i o n i m p a r t e db i o l o g i c a l f u n cＧt i o n s t o t h eh y b r i dm i c r o s p h e r e s．T h e c o m b i n a t i o no fm a g n e t i c,a n t i b a c t e r i a l a n d f l u o r e s c e n t l i g h t i n t o a s i n g l e h y b r i dm i c r o s p h e r e o p e n s u p t h e p o s s i b i l i t y o f e x t e n s i v e r e s e a r c ho nm u l t i f u n c t i o n a lm a t e r i a l s a n db r o a d e n s t h e r a n g e o f p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s．K e y w o r d s:f l u o r e s c e n c e;a n t i b i o s i s;m a g n e t i c;c a d m i u mt e l l u r i d e２２０２０２０１９年第２期(５０)卷。

纳米抗菌材料在我国木工行业应用的研究进展及展望摘要：纳米抗菌材料在木工行业的应用近年来备受关注。

本研究旨在评估不同纳米材料对木材的抗菌性能，以及其在木工制品生产中的潜在应用。

通过引入纳米银、纳米二氧化钛和纳米氧化锌等抗菌材料，对木材进行涂层处理和掺杂改性，并通过一系列实验和测试评估其抗菌性能和抑菌机制。

结果表明，纳米抗菌材料能够有效抑制木材表面的细菌和真菌生长，提高木材的抗菌性能。

在实际应用方面，纳米抗菌材料被成功应用于木材保护、家具制造和室内装饰等领域，取得了显著的抗菌效果。

然而，纳米抗菌材料在应用过程中仍存在一些挑战，如材料稳定性、生态环境影响等问题。

因此，未来的研究需要进一步改进纳米材料的制备方法，优化其性能和应用效果，并对其安全性和环境影响进行全面评估。

总的来说，纳米抗菌材料在中国木工行业具有广阔的应用前景，可以为木材的保护和品质提升提供新的解决方案。

关键词：纳米抗菌材料；木工行业；进展引言随着社会发展和人们对健康环境的日益重视，纳米抗菌材料作为一种新兴的技术手段在各个领域引起了广泛关注。

木工行业作为重要的制造业领域，对于抗菌性能的需求日益迫切。

传统的木材保护方法往往存在一定局限性，无法有效抑制微生物的生长，导致木材表面易受污染和腐败，影响使用寿命和品质。

1 纳米抗菌材料概述纳米抗菌材料是指具有纳米尺度结构并具有抗菌性能的材料。

纳米尺度的特殊结构赋予了这些材料独特的物理、化学和生物学特性，使其能够有效抑制微生物的生长，包括细菌、真菌、病毒等。

常见的纳米抗菌材料包括纳米银（nanosilver）、纳米二氧化钛（nanotitanium dioxide）、纳米氧化锌（nanozinc oxide）等。

这些材料通常以纳米颗粒的形式存在，具有高比表面积、较大的活性表面，以及更强的抗菌性能。

纳米抗菌材料的抗菌机制主要包括以下几个方面：破坏细胞膜：纳米颗粒的高比表面积和活性表面能够与微生物的细胞膜接触并破坏其结构，导致细胞内容物外漏，从而杀死微生物。

《MXene的界面修饰及其光热抗菌应用》一、引言随着科技的不断进步，材料科学在日常生活和医疗健康等领域发挥着越来越重要的作用。

其中，MXene作为一种新兴的二维材料，因其在能量储存、传感和催化等方面的潜在应用受到了广泛关注。

近年来，科研人员通过界面修饰技术，成功地对MXene 的表面进行了改性，提高了其光电性能，同时也发现了MXene在光热抗菌方面的应用潜力。

本文将重点探讨MXene的界面修饰技术及其在光热抗菌方面的应用。

二、MXene的基本性质与制备MXene是一种新型的二维材料，具有独特的电子结构和物理性质。

它由碳、氮、氧等元素组成，呈现出类似石墨烯的层状结构。

制备MXene的方法主要包括刻蚀法和化学气相沉积法等。

通过这些方法，可以得到具有不同成分和厚度的MXene材料。

三、MXene的界面修饰技术界面修饰是提高MXene性能的重要手段。

通过对MXene表面进行改性，可以优化其光电性能、提高稳定性，并拓展其应用领域。

目前，常用的界面修饰技术包括化学掺杂、表面涂层和异质结构构建等。

1. 化学掺杂：通过在MXene表面引入其他元素或基团，可以改变其电子结构和表面性质。

例如，氮掺杂可以提高MXene的光吸收能力和载流子传输性能。

2. 表面涂层：在MXene表面覆盖一层其他材料，可以保护其免受外界环境的侵蚀，同时提高其光电性能。

例如，利用聚合物或无机氧化物对MXene进行表面涂层，可以显著提高其稳定性和光热转换效率。

3. 异质结构构建：通过与其他材料构建异质结构，可以充分利用不同材料之间的协同效应，提高MXene的性能。

例如，将MXene与石墨烯、二氧化钛等材料结合，构建异质结构，可以提高其光催化活性和光热转换效率。

四、MXene在光热抗菌方面的应用由于MXene具有良好的光吸收能力和光热转换效率，使得其在光热抗菌方面具有广阔的应用前景。

通过将MXene与其他抗菌剂结合，可以制备出具有优异光热抗菌性能的材料。

纳米抗菌材料及石墨烯复合抗菌材料的研究进展王秀平;静大鹏;温晓蕾;齐晨希;齐慧霞【摘要】对纳米抗菌材料进行分类对比,介绍了无机纳米抗菌材料的研究进展,并主要介绍了新型石墨烯复合抗菌材料的制备方法,总结了石墨烯复合材料的杀菌机理.【期刊名称】《河北科技师范学院学报》【年(卷),期】2016(030)004【总页数】8页(P71-77,84)【关键词】纳米抗菌剂;石墨烯复合抗菌材料;杀菌机理【作者】王秀平;静大鹏;温晓蕾;齐晨希;齐慧霞【作者单位】河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600【正文语种】中文【中图分类】TB3831.1 抗菌剂的分类抗菌剂是将少量高效的抗菌材料添加到一定的材料中，使之能够在一定时间内抑制某些微生物的生长或者繁殖的化学物质。

抗菌剂的种类繁多，概括起来可分为无机系、有机系和天然生物系三大类[1]，各种抗菌剂的具体分类及特性如表1所示[2～5]。

其中天然生物系抗菌剂是人类使用最早的抗菌剂，主要是从植物和动物中提取出抗菌物质经纯化而获得，但资源有限且加工较为困难，极大的限制了其发展[3]。

目前天然抗菌剂主要有山梨酸、芥末、蓖麻油等。

其中壳聚糖因具有较强的抗菌能力，当其含量达到0.1%时就具有明显的抗菌效果，为生活中最为常用的抗菌剂。

但壳聚糖耐酸性较差，持效性差，且受环境因素影响较大，而使其在生产中使用受到了严重的限制[6]。

有机系抗菌剂虽发展历史长、品种也较多但大多耐热性差且容易产生有害物质，虽然高分子有机抗菌剂表现出了较强抗菌性、耐高温等优点，但因研究起步较晚、制备工艺复杂及成本较高等条件限制，目前还不能大规模市场化生产。

有机抗菌剂以化学合成为主，最具有代表性的是季铵盐和季鏻盐类抗菌材料，但二者都存在使用用量大、抗菌持续时间较短，长期使用易于使细菌产生抗性且使用时会对人、畜的健康造成一定的威胁。

多酸基功能化复合材料的构筑、表征及抗菌活性研究多酸基功能化复合材料的构筑、表征及抗菌活性研究摘要：多酸基功能化复合材料是一种具有广泛应用潜力的新型材料，其构筑方法多样，表征方法完善，同时具备优异的抗菌活性。

本文将结合相关研究，探讨多酸基功能化复合材料的构筑方法、表征手段以及抗菌活性的研究进展。

1. 引言多酸基功能化复合材料是指利用多酸基材料作为基质，通过不同的方法进行功能化处理而得到的材料。

多酸基材料具有多种官能基团，可以通过与其他化合物反应，实现多样化的功能。

该材料由于其特殊的化学结构和多种官能基团的存在，在材料、化学、医学等领域具有广泛的应用前景。

因此，多酸基功能化复合材料的构筑、表征及抗菌活性研究具有重大意义。

2. 多酸基功能化复合材料的构筑方法（1）层状自组装：层状自组装是一种常见的构筑多酸基功能化复合材料的方法。

通过离子交换、静电相互作用等方式，将多酸基材料和其他功能性化合物层层堆砌，形成层状结构。

这种方法构筑的复合材料具有较大的比表面积和孔隙结构，有助于提高材料的吸附性能和催化活性。

（2）共沉淀法：共沉淀法是通过将多酸基材料与其他材料共同沉淀，形成复合材料的方法。

多酸基材料在溶液中与金属离子或其他化合物发生反应，生成沉淀，从而与其他材料结合在一起。

这种方法构筑的复合材料结构均匀稳定，且具有较好的热稳定性和耐酸碱性。

（3）共价键交联：共价键交联是一种将多酸基材料与其他材料通过共价键连接的方法。

通过合成具有多个官能基团的化合物，可以与多酸基材料反应，形成交联网络结构。

这种方法构筑的复合材料具有较好的力学性能和化学稳定性。

3. 多酸基功能化复合材料的表征方法（1）红外光谱：红外光谱是一种常用的表征多酸基功能化复合材料的方法。

通过红外光谱技术可以获得材料的官能基信息，判断功能化合物是否成功地与多酸基材料结合。

（2）扫描电子显微镜：通过扫描电子显微镜可以观察材料的形貌和表面形貌，判断复合材料的形态结构和孔隙特征。