[发明专利]一种基于激光液相辐照制备氧化铈纳米酶的方法及应用

说明书

本发明属于纳米酶催化抗菌技术领域，具体涉及一种基于激光液相辐照制备氧化铈纳米酶的方法及应用。本发明制备方法包括以下步骤：(1)将银纳米粒子和氧化铈纳米粒子分散在液相溶剂中，得到胶体悬浮液；(2)采用激光束辐照所述悬浮液，使银纳米粒子和氧化铈纳米粒子焊接为复合纳米粒子，离心分离、清洗干燥后，即可得到所述氧化铈纳米酶。本发明采用银纳米粒子负载到氧化铈纳米粒子上制备银‑氧化铈纳米复合材料，不仅提高了氧化铈纳米粒子的可见光响应能力，也引入了银纳米粒子作为新的活性中心，增强了氧化铈纳米粒子的催化活性，将其应用于抗菌领域，抗菌率高达80％以上，具有极强的抗菌作用。

技术领域

本发明属于纳米酶催化抗菌技术领域，具体涉及一种基于激光液相辐照制备氧化铈纳米酶的方法及应用。

背景技术

在生物医学中，纳米酶(nanozyme)是一类具有酶样功能的纳米材料，它不仅具有纳米材料所固有的光、电、磁学性质，而且表现出优异的催化性能。与传统的生物酶相比，它具有易制备、成本低、稳定性好、尺寸可控等优点，在催化抗菌、免疫检测以及肿瘤组织的光热治疗、光动力学治疗、光催化治疗等疗法中应用广泛。其中，用于催化抗菌的纳米酶，又称纳米酶抑菌剂，它通过光照在其表面环境中激发出大量的活性氧，活性氧具有极强的氧化还原能力，能够作用于细菌的细胞膜、蛋白质、遗传物质等，使其迅速凋亡，以达到抗菌的目的。目前，常用的纳米酶抑菌剂主要包括金属氧化物、金属基化合物、碳基纳米材料、过渡金属硫化物、单原子催化剂以及金属基有机框架材料等，涵盖的催化类型包括氧化酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶等。

氧化铈(CeO₂)作为一种稀土金属氧化物，以其所特有的循环型过氧化物酶功能，近年来在生物医学、环境微生物净化等催化抗菌领域中备受关注。特别是，氧化铈中Ce⁴⁺和Ce³⁺的可逆转换，赋予了其表面丰富的氧空位，有利于形成良好的氧化还原能力。但是，当前催化抗菌技术均是在可见光驱动下进行的。倘若利用紫外光照射，在实现杀菌效果的同时，也会对生物组织及周围环境造成严重损伤，不利于实际应用，因此可见光光催化抗菌剂为行业所接受，并且已形成行业标准(标准编号：T/CBMF 70-2019，发布日期：2019年12月4日)。然而，氧化铈的禁带宽度在2.9-3.2eV之间，在光催化过程中，仅对紫外光敏感，而对可见光的响应较弱。因此，在可见光驱动下形成的电子-空穴对具有较高的载流子复合率，不利于Ce⁴⁺和Ce³⁺可逆转换的持续进行。为提高氧化铈的可见光光催化抗菌性能，需对其进行表面改性或修饰，负载具有较强可见光响应能力的材料。

当前，构建贵金属-半导体纳米复合材料被认为是一种提高可见光光催化性能的有效策略。一方面，贵金属具有较宽的可见光响应范围；另一方面，贵金属释放的金属离子有利于细菌细胞膜的破损和蛋白质结构的失活变性。本发明的早先申请CN106041060B一种在液相中采用激光焊接制备纳米复合材料的方法，具体公开了纳米悬浊液制备步骤，将纳米颗粒状的原材料均匀分散在液体媒介中，形成纳米悬浊液；激光焊接步骤，向所述纳米悬浊液中引入设定波长、设定功率的激光，并持续设定时间，以执行激光焊接，所述激光焊接过程中，持续搅拌所述纳米悬浊液；分离步骤，分离出执行完激光焊接步骤的产物，干燥获得复合纳米材料。该技术方案使用了碳材料包覆和液相添加剂利用激光液相辐照加热的制备纳米材料，并没有涉及提高氧化铈纳米粒子的可见光响应能力，更加没有涉及将氧化铈纳米粒子作为纳米酶应用于可见光光催化抗菌领域，还存在进一步研究的空间。

综述所述，现有技术仍缺乏应用于可见光光催化抗菌的高活性氧化铈纳米酶。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于激光液相辐照制备氧化铈纳米酶的方法及应用，其目的在于在现有技术的基础之上，以银纳米粒子和氧化铈纳米粒子作为前驱材料，以氧化铈纳米粒子作为载体，以银纳米粒子作为负载，将银纳米粒子负载在氧化铈纳米粒子上，制备高的光催化抗菌活性的纳米复合材料。