磁性纳米抗菌剂的制备!-灭菌器的使用

随着人们生活水平提高，有害细菌的传播严重威 胁人类的健康，如何防止致病细菌对人体的侵害显得 尤为迫切，具有强杀菌能力的抗菌材料受到人们的极大关注．N-卤胺抗菌材料因具有独特的性质，例如: 超强的抗菌性、可再生性、长期稳定性等优点，目前已 被广泛的应用于建筑装修、日用产品、水净化系统、医 疗器械，牙科办公设备等多个领域．

1 实验部分

1．1 试剂与仪器

N，N’-亚甲基双丙烯酰胺( MBAA) 购于上海阿 拉丁．可溶性淀粉和过硫酸钾( KPS) 购于天津富宇精 细化工．三氯化铁( FeCl3·6H2O) 、聚乙二醇-10 000、 乙酸钠( NaAc·3H2O) 、丙烯酸( AA) 来自天津科密 欧．营养肉汤( NＲ) 、营养琼脂( NA) 来自北京奥博生 物．次氯酸钠( NaClO) 、硫代硫酸钠( Na2 S2O3 ) 、碘化 钾( KI) 购于国药集团．革兰氏阴性菌( E．coli) 、革兰氏 阳性菌( S．aureus) 购于中国普通微生物菌种保藏管理 中心． 样品的形貌、组成、结构分别用 TEM( JEM-2100， 日本) 、FT-IＲ ( AVATAＲ 360，美国) 、Zeta 电位分析仪( nano ZS，美国) 、XＲD ( D8-ADVANCE，美国) ．BXM-30R立式压力蒸汽灭菌器( 上海博迅) 、振荡器( ZWYＲ2102/2102C，中国) ．

1．2 实验合成

称取 0．68 g FeCl3·6H2O 于烧杯中，加入 20 mL 乙二醇，超声分散后加入 1．0 g 聚乙二醇-10 000、1．8 g NaAc·3H2O，室温搅拌 30 min 后全部转入 50 mL 高 压反应釜中，于 200 ℃水热反应 4 h．反应结束后沉淀 用无水乙醇洗涤三次，烘干后即得Fe3O4 ． 取上述 0．3 g Fe3O4分散于 50 mL H2O 中，随后加 入 0．4 g AA 、0．4 g MBAA，搅拌条件下升温至 90 ℃， 并缓慢加入 10 mL KPS 溶液，恒温 90 ℃反应 2 h．反 应后，沉淀洗涤、烘干后即为Fe3O4@ poly( MBAA-coAA) ． 称取 0．3 g Fe3O4@ poly( MBAA-co-AA) 样品，加 入 60 mL 次氯酸钠溶液，室温反应 1 h，产物水洗数次 后，于 30 ℃ 真空干燥，即得Fe3O4 @ poly ( MBAA-coAA) -Cl 抗菌剂．

1．3 氧化态氯的测定( 碘量法)

取 0．1 g Fe3O4@ poly( MBAA-co-AA) -Cl 于锥形 瓶中，加入 80 mL 0．025 mol /L H2 SO4及过量的 KI，分 散后，加入 5 滴 0．5%淀粉指示剂，用 Na2 S2O3溶液滴 至终点．计算公式如下: ω( Cl) /% = ( e × V × 35．45) /2m × 100 m: 被测样品的质量( g) ，V 和 e 分别是 Na2 S2O3 的体积( L) 和浓度( mg /L)

1．4 可再生性

将 1．3 得到的Fe3O4@ poly( MBAA-co-AA) -Cl 样 品水洗数次，并在 40 ℃真空干燥．将干燥后的粉末用 过量的 0．03% Na2 S2O3溶液除去氧化态氯，洗涤、干燥 后，加入中性 NaClO 溶液，继续反应 1 h．再次用碘量 法测定其氧化态氯含量，并取一部分样品水洗数次、 干燥后备用．以上步骤重复多次，以验证其可再生性．

1．5 抗菌性能测试

E．coli 和 S．aureus 采用 NＲ、NA 培养基培养，并在 使用前进行灭菌处理． 振荡法: 配制一定梯度的样品( Fe3O4、Fe3O4 @ poly( MBAA-co-AA) 、Fe3O4@ poly( MBAA-co-AA) -Cl) 溶液( PBS 为溶剂) : 0．75、1．5、3、4．5、6 和 7．5 g /L．分别 取 450 μL 上述溶液，加入 50 μL 108 CFU/mL 菌液， 37 ℃ 温振荡器 12 h．取 500 μL 上述混合液，加入0．03% Na2 S2O3溶液，连续稀释后取 20 μL 用涂布棒 涂到固化的营养琼脂培养基上，在 37 ℃ 恒温培养 24 h，计算杀菌率．

2 结果与讨论

Fe3O4 为 球 形，平 均 粒 径 为 200 nm，分散性好．图 1b 为包覆 poly( MBAA-AA) 后 的Fe3O4图．从图中可以看出，Fe3O4 表面有一包覆 层，厚度约为 10 nm，说明聚合物已经成功包覆在 Fe3O4的表面上．三个样品在 2θ 为 30． 5°、35． 8°、43． 4°、53．9°、 57．4°、62．9°处出现的衍射峰分别对应 220、311、 400、422、511、440 六个晶面，与立方相的Fe3O4的 标准图谱 一 致( JCPDS 19-0629)，说 明 三 个 样 品的主要成分均为Fe3O4 ．图 2b 为三个样品的 FTIＲ 图．在 584 cm－1 处 对 应 Fe－O 的 吸 收 峰，说 明三个样品的主要成分均为Fe3O4 ．从Fe3O4 @ poly ( MBAA-co-AA ) 的红外曲线上可以看出，在 1 643 cm－1 处出现了羰基的特征吸收峰，羰基来自 于 MBAA 和 AA 中的羰基; 在1 524 cm－1 处出现了 酰胺 N－H 的吸收峰．氯化后，1 643 cm－1 处的 C = O 蓝 移 1 637 cm－1 ，1 524 cm－1 处 的 N － H 红 移 至 1 535 cm－1 处，说明 N－Cl 取代了 N－H．对Fe3O4 @ poly ( MBAA-co-AA) 样 品 的 失重曲线来说，室温 ～ 300 ℃ 之间的失重，归因于 样品表面吸附水及结合水脱水; 400 ～ 450 ℃ 间的 失重为样品中修饰的聚合物热分解所致．通过对比 可以看出，Fe3O4 @ poly ( MBAA-co-AA) 比Fe3O4 多 失重 29．1%，间接说明Fe3O4表面修饰聚合物的量 为 29．1%．

3 结论

采用了温和的方法制备了Fe3O4 @ poly ( MBAAco-AA) -Cl 纳米抗菌剂．该抗菌剂在外加磁场作用下， 具有很好的磁效应．同时对 E．coli、S．aureus 两种细菌 均具有良好的抗菌性、再生性，重复再生氧化态氯含 量 10 次后，仍具有稳定的抗菌性能，具有潜在的市场 应用价值