[发明专利]一种铜纳米颗粒/尺寸可控球状富勒醇复合材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铜纳米颗粒/尺寸可控球状富勒醇复合材料的制备方法和应用，属于纳米材料技术领域。本发明利用液‑液界面沉淀法制备出尺寸可控的球状富勒醇，并通过光化学还原将尺寸可控的铜纳米颗粒包覆在球状富勒醇上，以制备得到铜纳米颗粒/尺寸可控球状富勒醇复合材料。本发明方法简单、高效，所得铜纳米颗粒/尺寸可控球状富勒醇复合材料的粒径较小且分布均一，并对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)和大肠杆菌(革兰氏阴性菌)都表现出显著的抑菌活性，对人体表皮角质细胞具有良好的相容性，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种铜纳米颗粒/尺寸可控球状富勒醇复合材料的制备方法和应用，属于纳米材料技术领域。

背景技术

近年来细菌感染对医疗卫生系统构成了严峻的挑战，为患者带来了沉重的经济负担。如金黄色葡萄球菌(S.aureus)是人类化脓性感染最常见的病原体，可引起局部化脓性感染、肺炎，甚至败血症等全身感染。虽然许多的抗微生物药物已经被开发来应对这种威胁，但抗生素的耐药性导致了其具有严重的局限性。而光动力疗法(PDT)作为一种更温和、更安全的治疗方法，受到了研究人员的广泛关注。

光动力疗法(PDT)采用光敏剂(PS)和氧气在光照下产生的活性氧簇(ROS)来消灭细菌，因此并不存在耐药性问题。在众多的光敏剂中，富勒烯特殊的π-π共轭结构和较好的生物相容性表现出巨大的应用潜力。在激光照射的作用下，富勒烯通过其能量的跃迁与电子的转移将持续产生ROS来起到抑制细菌作用。但是富勒烯本身较弱的亲水性限制了其在生物医药领域的应用。虽然我们通过接枝亲水基团增强了其溶解性，但依然具有强烈团聚特性，尺寸上的限制在一定程度上导致其产生ROS的性能也会有所降低。因此，我们想要通过控制富勒烯衍生物的形貌尺寸从而提高它的抗菌性能。

铜纳米颗粒(CuNPs)因其高氧化还原电位、相对较低的生产成本以及广谱抗菌活性而引起了相当大的关注。因此，它已成为最常用的抗菌剂之一。基于以上优点，我们想到将CuNPs 复合在控制形貌尺寸后的富勒烯衍生物的表面，从而形成全新的复合材料。然而，裸露的铜纳米粒子由于尺寸较小而趋于聚集，也将大大降低其抗菌效率。因此，如何通过简单有效的方法对富勒烯衍生物进行形貌尺寸控制，并将铜纳米粒子负载到特定尺寸衍生物表面，形成铜纳米粒子/可控尺寸球状富勒醇复合材料依然是一个挑战，也是进一步实现两者协同抗菌的关键问题之一。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种铜纳米粒子/尺寸可控球状富勒醇复合材料的制备方法和应用，本发明首先通过液-液界面沉淀法(LLIP)来控制富勒醇(Fullerene)的形貌与尺寸，然后利用光照还原法使铜纳米粒子均匀生长在球状富勒醇的表面上，制得的复合材料可应用于抗菌领域，并依据协同作用提高了对细菌的杀灭能力。

本发明首先提供了一种制备铜纳米粒子/尺寸可控球状富勒醇复合材料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将富勒烯分散在有机溶剂中，配置得到富勒烯分散液，然后加入过氧化物、四丁基氢氧化铵进行溶剂热反应；反应结束后，静置分层、收集下层液相，然后加入沉淀剂进行固液分离、收集固体，干燥后得到富勒醇粉末；

(2)将富勒醇分散在可溶解的溶剂中，向富勒醇分散液中匀速滴加对于富勒醇难溶的溶剂，静置反应；反应结束后，得到尺寸可控的球状富勒醇分散液；

(3)向球状富勒醇分散液中加入二价铜盐，混匀，获得混合溶液，然后置于激光下进行光照，光照结束后，固液分离，向固体中加入去离子水洗涤；收集固体，干燥，即得铜纳米粒子/可控尺寸球状富勒醇复合材料。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述有机溶剂为甲苯。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中富勒烯与有机溶剂的质量体积比为(1.5-3)： 1(mg/mL)；具体可选2：1(mg/mL)。