[发明专利]一种铜基MOF水凝胶功能化抗菌膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种铜基MOF水凝胶功能化抗菌膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）铜基MOF纳米粒子的制备：将1,3,5-苯三甲酸和乙酸铜一水合物分别溶解于乙醇和去离子水中，将两种溶液混合，室温下搅拌反应，形成凝胶状深绿松石悬浮液；离心悬浮液分离颗粒，乙醇溶液洗涤，除去残留的1,3,5-苯三甲酸和乙酸铜，将得到的铜基MOF纳米粒子固体冷冻干燥后，充分研磨，得铜基MOF纳米粒子粉末，密封保存；

2）表面含有异氰酸酯基团的改性隔菌膜的制备：将聚酯隔菌膜漂浮氢氧化钠溶液表面，在65~80℃下进行单面酯水解6~8h；所得水解膜用去离子水洗涤，干燥至恒重；所得单面水解隔菌膜的水解面漂浮二异氰酸酯的酯或酮类溶液表面，在70~80℃下进行单面膜羟基与二异氰酸酯之间的亲核加成反应，所得膜采用丙酮洗涤，凉干，得表面含有异氰酸酯基团的改性隔菌膜；所述的聚酯隔菌膜为WPD-8C、TWPD-8GE、LSC-1或MB55 型聚酯膜；

3）铜基MOF水凝胶功能化抗菌膜的制备：将天然高分子大单体和N-异丙基丙烯酰胺溶解于乙酸水溶液中，添加光引发剂Irgacure 2959，制备均相溶液；然后加入铜基MOF纳米粒子粉末，搅拌混合均匀得悬浮液；将悬浮液倒入底部铺设有表面含有异氰酸酯基团的改性隔菌膜的模具中，通氮气驱氧，紫外线灯辐照；将所得水凝胶功能化抗菌膜粗产物洗涤，冷冻干燥，得铜基MOF水凝胶功能化抗菌膜；所述的天然高分子大单体为乙烯基壳聚糖衍生物CS-MA、乙烯基壳聚糖衍生物CS-GMA和甲基丙烯酸酯化明胶中任意一种或多种。

2.根据权利要求1所述的铜基MOF水凝胶功能化抗菌膜的制备方法，其特征在于，所述的乙烯基壳聚糖衍生物CS-GMA通过如下方法合成：将壳聚糖溶解于乙酸水溶液中，调节pH值至3~5，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，45~70℃下反应4~10h，产物采用截留分子量为8000~14000的透析袋，使用去离子水透析，冷冻，干燥，得乙烯基壳聚糖衍生物CS-GMA；其中，乙酸水溶液的质量百分比浓度为1~2%；调节pH值至3~5所用的NaOH溶液的质量百分比浓度为2~4%；壳聚糖的结构单元与甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1：1~6；去离子水透析的时间为3~5d。

3.根据权利要求1所述的铜基MOF水凝胶功能化抗菌膜的制备方法，其特征在于，所述的乙烯基壳聚糖衍生物CS-MA通过如下方法合成：将壳聚糖溶解于乙酸水溶液中，调节pH值至7~9，加入甲基丙烯酸酐，室温下反应10~24h，产物采用截留分子量为8000~14000的透析袋，使用去离子水透析，冷冻干燥，得乙烯基壳聚糖衍生物CS-MA；其中，乙酸水溶液的质量百分比浓度为1~2%；调节pH值至7~9所用的NaOH溶液的质量百分比浓度为2~4%；壳聚糖的结构单元与甲基丙烯酸酐的摩尔比为1：0.2~2；去离子水透析的时间为3~5d。

4.根据权利要求1所述的铜基MOF水凝胶功能化抗菌膜的制备方法，其特征在于，所述的甲基丙烯酸酯化明胶通过如下方法合成：在50~70℃下将明胶溶解在碳酸盐缓冲溶液中；在搅拌下，加入甲基丙烯酸酐，50~60℃下反应3~5h后，终止反应，将产物转移至可截留分子量为8000~14000的透析袋中，使用去离子水透析，以除去杂质和未反应的单体；冷冻干燥，得甲基丙烯酸酯化明胶；其中，碳酸盐缓冲溶液的pH为 8.5~9，明胶与甲基丙烯酸酐的质量比为1：0.05~0.5；终止反应所用的磷酸盐缓冲溶液的pH为 7.2~7.4；磷酸盐缓冲溶液为反应液体积的5~8倍；去离子水透析的时间为3~5d。

5.根据权利要求1所述的铜基MOF水凝胶功能化抗菌膜的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述的1,3,5-苯三甲酸与乙酸铜一水合物的摩尔比为1：1.0~2.0；乙醇和去离子的体积比为1：1.0~1.5；室温下搅拌反应的时间为10~50min；所述的乙醇溶液洗涤的次数为3~4次，乙醇溶液的质量百分比浓度为30~50 %。