丙烯酰胺基抗菌水凝胶的合成及抗菌性能研究

作     者：巨达 

作者单位：内蒙古农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：盛显良;师兰;孙丽娅

授予年度：2022年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：丙烯酰胺 生物炭 N-卤胺 黑磷纳米片 光热效应 抗菌 

摘      要：微生物污染严重影响着人类生存环境质量,甚至威胁着人类生命健康。虽说抗生素的问世对致病微生物的感染有预防与治疗的作用,然而过量的使用抗生素所带来的环境污染问题越来越严重,因此,新型抗菌材料的研发受到了人们的高度关注。抗菌水凝胶因具有生物相容性、结构可调性、可塑性等特点而广泛使用于微生物污染领域。本论文中以丙烯酰胺为水凝胶主体骨架,对其进行抗菌改性,构建N-Cl抗菌水凝胶和黑磷抗菌水凝胶,并研究对致病菌的抗菌活性。具体研究内容如下:(1)选用丙烯酰胺(AM)和海藻酸钠(SA)为单体,制备双网络水凝胶PAM/SA-Ca。利用热解处理畜牧粪污(如:牛、马、羊、骆驼)使其转化为生物炭(DBC),以物理化学混合交联作用制备PAM/SA-Ca/DBC水凝胶,通过对PAM/SA-Ca/DBC进行氯化处理(条件:Na Cl O浓度为7 W%,氯化时间为10 h)制得PAM-Cl/SA-Ca/DBC四种抗菌水凝胶。通过光热转化实验发现,CODBC、HODBC、SHDBC、CADBC的最高温度分别达到了40.6℃、41.5℃、42.2℃、42.7℃。为了验证材料的抗菌活性,以大肠杆菌(E.coli)为指示菌,研究了PAM-Cl/SA-Ca/DBC的抗菌活性。结果表明:在近红外光照射下,四种PAM-Cl/SA-Ca/DBC抗菌水凝胶抑菌圈直径比对应无近红外光照射的抑菌圈都有了明显的增大,抑菌圈直径分别达到13.6 mm、17.5 mm、15.7 mm、17.3 mm。说明PAM-Cl/SA-Ca/DBC水凝胶具有良好的抗菌性,达到生物炭光热和N-Cl协同抗菌的目的。(2)利用高速离心法剥离得到黑磷纳米片(BP),再将金纳米粒子(Au)负载于表面制BP-Au。选用丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体,通过互穿方式制备P(AM-NIPAM)双网络水凝胶。再将BP-Au与P(AM-NIPAM)之间复合制得黑磷抗菌水凝胶。通过光热转化效应分析得知,BP-Au最高温度为43℃比纯Au的32℃要高,说明BP-Au具有两者的协同光热转化性。为了分析材料的吸附性能使用P(AM-NIPAM)/BP-Au处理金霉素(CTC)溶液时表现出良好的吸附CTC性能。为了验证P(AM-NIPAM)/BP-Au/CTC的抗菌活性,以大肠杆菌为指示菌,分析材料的抗菌活性。结果表明,P(AM-NIPAM)/BP-Au/CTC在近红外光照射条件下的抗菌活性最好,抑菌圈直径可达23.1 mm,达到BP-Au光热和金霉素协同抗菌的目的。