本發(fā)明涉及材料科學與納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

類石墨烯二維材料mos2,具有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間由相對薄弱的范德華力維持，在機械，電子，光催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出很多優(yōu)異的性質(zhì)，并在生物醫(yī)藥領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力，然而其在環(huán)境及生物學的影響仍然有待開發(fā)。層狀納米mos2的禁帶寬度在1.80ev左右，具有在可見光下的光催化活性，同時因為納米結(jié)構(gòu)的mos2有一個較大的比表面積，能增強它的催化活性

目前，納米二硫化鉬制備方法主要有液相法和固相法兩大類：液相法存在產(chǎn)物尺寸與形貌不易控制、分散性差、易發(fā)生聚合，結(jié)晶性差等特點：固相法存在反應(yīng)溫度高.產(chǎn)物或反應(yīng)物中常含有污染環(huán)境的含硫氣體。因此。對納米二硫化鉬的研究應(yīng)集中在以下兩個方面：(1)低成本、清潔納米二硫化鉬制備新工藝開發(fā)；(2)不同形貌納米二硫化鉬的應(yīng)用開發(fā)研究。

殼聚糖(chitosan)又稱脫乙酰甲殼素，是由自然界廣泛存在的幾丁質(zhì)(chitin)經(jīng)過脫乙酰作用得到的，化學名稱為聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-b-d葡萄糖。自1859年，法國人rouget首先得到殼聚糖后，這種天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注，在醫(yī)藥、食品、化工、化妝品、水處理、金屬提取及回收、生化和生物醫(yī)學工程等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸被發(fā)掘。殼聚糖類表面活性劑屬于糖類表面活性劑，表現(xiàn)出良好的表面活性。該類表面活性劑無毒，無公害，有良好的ph穩(wěn)定性能、抗氧化性能，因此可完全其應(yīng)用于化妝品配方和食品中，此外殼聚糖表面活性劑是純天然的表面活性劑，具有良好的表面活性、乳化性、吸濕保濕性、增溶性、抗菌性等性質(zhì)，可以在洗滌、醫(yī)藥、食品、化妝品、紡織印染、石油、環(huán)保等多種領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

如何利用二硫化鉬和殼聚糖的特性和相互間的作用，改善醫(yī)用植入體表面的抗菌能力，是值得研究的一個方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層的制備方法，所述方法通過堿熱處理使鈦合金表面具有疏松多孔的大比表面積結(jié)構(gòu)，然后通過電沉積使鈦合金表面具有既擁有可見光催化抗菌效果，又具有較好的生物相容性的殼聚糖/二硫化鉬可見光催化抗菌涂層。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

s1.將100-250mg二硫化鉬與100-200mg殼聚糖放入研缽中研磨15-30min，再加入0.5ml的離子液體到研缽中，隨后再研磨60-120min；

s2.收集研磨產(chǎn)物，依次用丙酮，n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和質(zhì)量濃度為0.5-1％的乙酸離心洗滌所述研磨產(chǎn)物，所述丙酮，n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和質(zhì)量濃度為0.5-1％的乙酸各洗滌研磨產(chǎn)物三次，移除研磨產(chǎn)物中離子溶液和多余的殼聚糖(cs)；將洗滌完成后得到的沉淀分散到去離子水中，在1500-1800rpm速度離心20min來移除未剝離的二硫化鉬(mos2)，得到殼聚糖/二硫化鉬納米分散系，將所述殼聚糖/二硫化鉬納米分散系(cs-mos2)用去離子水稀釋到100ml得到殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液，將所述殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液儲存于4℃下待用；

s3.將鈦合金圓片砂紙逐級打磨，依次在乙醇，去離子水中超聲清洗，清洗好的鈦片干燥后用去離子水/硝酸/氫氟酸的混酸溶液刻蝕2-4min，之后用去離子水清洗；

s4.將步驟s2制得的刻蝕過的鈦合金圓片放入盛有naoh溶液的反應(yīng)釜中，然后再將反應(yīng)釜放入烘箱中，在60-80℃下反應(yīng)2-3h，制得表面具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)的鈦合金圓片，清洗制得的鈦合金圓片；

s5.向步驟s2配置的殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液中加入1-1.5ml醋酸和4-5ml乙醇，超聲1.5-2h，磁力攪拌22-24h；

s6.以步驟s5中攪拌好的殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液作為電沉積液，將步驟s4制得的鈦合金圓片作陰極，鉑片電極作陽極，電極距離為10mm，電壓為40-60v，沉積時間為150-300s；從所述電沉積液中取出已經(jīng)覆膜的鈦合金圓片，用清水噴射所述鈦合金圓片表面，去除表面吸附的多余物質(zhì)，再放入烘干爐中，去除水分，即得到鈦合金表面的殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層。

所述步驟s1中離子溶液為1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽。

所述步驟s3中的去離子水/硝酸/氫氟酸的混酸溶液中各組分的體積份數(shù)為：5份離子水、2-4份硝酸和1-3份氫氟酸。

所述硝酸為分析純；所述氫氟酸為分析純。

所述步驟s6中烘干爐設(shè)置溫度為150℃，烘烤時間為60min。

本發(fā)明的技術(shù)效果為：

(1)合成殼聚糖/二硫化鉬片層結(jié)構(gòu)耗時短且無需昂貴的設(shè)備；

(2)由于二硫化鉬有關(guān)的光催化活性，于是相比于單純的殼聚糖膜，本發(fā)明制備的抗菌涂層中因為二硫化鉬與殼聚糖的協(xié)同作用使其具有更好的可見光催化抗菌性；

(3)所述制備方法簡單易行，第一步反應(yīng)的介質(zhì)是離子液體，可回收，綠色環(huán)保，電泳沉積殼聚糖作為分散劑與表面活性劑，無毒，有良好的ph穩(wěn)定性能，所獲得的殼聚糖/二硫化鉬抗菌涂層有更好的儲存穩(wěn)定性，與鈦基地有良好的結(jié)合性，以及很好的生物相容性，為功能二硫化鉬涂層在納米醫(yī)藥中的應(yīng)用提供可能性。

綜上，本發(fā)明制備方法簡單，反應(yīng)介質(zhì)可回收，運用電泳沉積法制備具有生物活性和光催化抗菌性的殼聚糖與二硫化鉬納米復(fù)合涂層；本發(fā)明制備所得殼聚糖與二硫化鉬納米光催化抗菌涂層，能使殼聚糖幫助二硫化鉬提高抗菌性的同時，提高二硫化鉬的生物活性。

附圖說明

圖1為實施例1中具有殼聚糖/二硫化鉬可見光催化抗菌涂層的鈦合金圓片的sem圖。

圖2-1為實施例2中純鈦圓片與復(fù)合涂層包覆鈦合金圓片在10min不連續(xù)可見光照下對大腸桿菌的抗菌效果圖。

圖2-2為實施例2中純鈦圓片與復(fù)合涂層包覆鈦合金圓片在10min不連續(xù)可見光照下對金黃色葡萄球菌的抗菌效果圖。

圖3-1為實施例3中純鈦合金表面大腸桿菌的sem圖。

圖3-2為實施例3中具有殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層的鈦合金圓片表面的大腸桿菌的sem圖。

圖3-3為實施例3中純鈦合金表面的金黃色葡萄球菌的sem圖。

圖3-4為實施例3中具有殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層的鈦合金圓片表面的金黃色葡萄球菌的sem圖。

具體實施方式

為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步地詳細說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。

實施例1：

250mg二硫化鉬與200mg殼聚糖放入研缽中研磨30min，0.5ml的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(離子輔助研磨溶液)加入到研缽中，隨后再一直研磨120min，收集研磨產(chǎn)物，依次用丙酮，dmf和1％的乙酸以9000rpm來離心洗滌產(chǎn)物，各洗滌三次，來移除離子溶液和多余的殼聚糖。最后，使沉淀分散在去離子水中，在1800rpm速度離心20min來移除未剝離的mos2，此時得到的殼聚糖/二硫化鉬納米分散系，用去離子水稀釋到100ml得到殼聚糖/二硫化鉬納米分散系溶液并儲存于4℃下，待用。

將鈦合金圓片(直徑6mm，厚度2.5mm)砂紙逐級打磨，直到800#，依次在乙醇，去離子水中超聲清洗，清洗好的鈦片在干燥后用體積比為5:4:1的去離子水/硝酸/氫氟酸混酸溶液刻蝕2min，之后用去離子水清洗，緊接著將刻蝕過的鈦合金圓片放入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜中盛有配備的naoh溶液，將反應(yīng)釜放入烘箱中，在80℃下反應(yīng)2h，制得具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)的表面，完成后清洗樣品。

向先前配置的殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液中加入1ml醋酸，5ml乙醇，超聲1.5h，磁力攪拌24h，得到的殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液作為電沉積液，將前述制得的具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)的鈦合金圓片作陰極，鉑片電極作陽極，電極距離為10mm，電壓為40v，沉積時間為150s。從電沉積液中取出已經(jīng)覆膜的樣片，用清水噴射樣片表面，清除表面吸附的多余物質(zhì)，放入烘干爐150℃，保持此溫度60min，去除水分，得到鈦合金表面殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層。

實施例2：

250mg二硫化鉬與100mg殼聚糖放入研缽中研磨15min，0.5ml的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(離子輔助研磨溶液)加入到研缽中，隨后再一直研磨90min，收集研磨產(chǎn)物，依次用丙酮，dmf和0.5％的乙酸以9000rpm來離心洗滌產(chǎn)物，各洗滌三次，來移除離子溶液和多余的殼聚糖。最后，使沉淀分散在去離子水中，在1500rpm速度離心20min來移除未剝離的mos2，此時得到的殼聚糖/二硫化鉬納米分散系，用去離子水稀釋到100ml得到殼聚糖/二硫化鉬納米分散系溶液并儲存于4℃下，待用。

將鈦合金圓片(直徑6mm，厚度2.5mm)砂紙逐級打磨，直到800#，依次在乙醇，去離子水中超聲清洗，清洗好的鈦片在干燥后用體積比為5:2:3的去離子水/硝酸/氫氟酸混酸溶液刻蝕4min，之后用去離子水清洗，緊接著將刻蝕過的鈦合金圓片放入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜中盛有配備的naoh溶液，將反應(yīng)釜放入烘箱中，在80℃下反應(yīng)2h，制得具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)的表面，完成后清洗樣品。

向先前配置的殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液中加入1.5ml醋酸，5ml乙醇，超聲1.5h，磁力攪拌22h，得到殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液作為電沉積液，將前述制得的具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)的鈦合金圓片作陰極，鉑片電極作陽極，電極距離為10mm，電壓為20v，沉積時間為150s。從電沉積液中取出已經(jīng)覆膜的樣片，用清水噴射樣片表面，清除表面吸附的多余物質(zhì)，放入烘干爐150℃，保持此溫度60min，去除水分，得到鈦合金表面殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層。

實施例3：

150mg二硫化鉬與200mg殼聚糖放入研缽中研磨30min，0.5ml的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(離子輔助研磨溶液)加入到研缽中，隨后再一直研磨120min，收集研磨產(chǎn)物，依次用丙酮，dmf和1％的乙酸以9000rpm來離心洗滌產(chǎn)物，各洗滌三次，來移除離子溶液和多余的殼聚糖。最后，使沉淀分散在去離子水中，在1800rpm速度離心20min來移除未剝離的mos2，此時得到的殼聚糖/二硫化鉬納米分散系，用去離子水稀釋到100ml得到殼聚糖/二硫化鉬納米分散系溶液并儲存于4℃下，待用。

將鈦合金圓片(直徑6mm，厚度2.5mm)砂紙逐級打磨，直到800#，依次在乙醇，去離子水中超聲清洗，清洗好的鈦片在干燥后用體積比為5:3:2的去離子水/硝酸/氫氟酸混酸溶液刻蝕6min，之后用去離子水清洗，緊接著將刻蝕過的鈦合金圓片放入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜中盛有配備的naoh溶液，將反應(yīng)釜放入烘箱中，在80℃下反應(yīng)2h，制得具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)的表面，完成后清洗樣品。

向先前配置的殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液中加入1ml醋酸，5ml乙醇，超聲1.5h，磁力攪拌24h，得到的殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液作為電沉積液，將前述制得的具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)的鈦合金圓片作陰極，鉑片電極作陽極，電極距離為10mm，電壓為60v，沉積時間為150s。從電沉積液中取出已經(jīng)覆膜的樣片，用清水噴射樣片表面，清除表面吸附的多余物質(zhì)，放入烘干爐150℃，保持此溫度60min，去除水分，得到鈦合金表面殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層。

實施例4：

150mg二硫化鉬與100mg殼聚糖放入研缽中研磨15min，0.5ml的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(離子輔助研磨溶液)加入到研缽中，隨后再一直研磨60min，收集研磨產(chǎn)物，依次用丙酮，dmf和0.5％的乙酸以8000rpm來離心洗滌產(chǎn)物，各洗滌三次，來移除離子溶液和多余的殼聚糖。最后，使沉淀分散在去離子水中，在1500rpm速度離心20min來移除未剝離的mos2，此時得到的殼聚糖/二硫化鉬納米分散系，用去離子水稀釋到100ml得到殼聚糖/二硫化鉬納米分散系溶液并儲存于4℃下，待用。

將鈦合金圓片(直徑6mm，厚度2.5mm)砂紙逐級打磨，直到800#，依次在乙醇，去離子水中超聲清洗，清洗好的鈦片在干燥后用體積比為5:4:1的去離子水/硝酸/氫氟酸混酸溶液刻蝕2min，之后用去離子水清洗，緊接著將刻蝕過的鈦合金圓片放入反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜中盛有配備的naoh溶液，將反應(yīng)釜放入烘箱中，在60℃下反應(yīng)3h，制得具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)的表面，完成后清洗樣品。

向先前配置的殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液中加入1ml醋酸，4ml乙醇，超聲2h，磁力攪拌24h，得到的殼聚糖/二硫化鉬分散系溶液作為電沉積液，前述制得的具有多孔粗糙結(jié)構(gòu)的鈦合金圓片作陰極，鉑片電極作陽極，電極距離為10mm，電壓為40v，沉積時間為150s。從電沉積液中取出已經(jīng)覆膜的樣片，用清水噴射樣片表面，清除表面吸附的多余物質(zhì)，放入烘干爐150℃，保持此溫度60min，去除水分，得到鈦合金表面殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層。

將實施例1-4中制得的有殼聚糖/二硫化鉬光催化抗菌涂層的鈦合金圓片，放入96孔板，在其表面加入一定濃度的大腸桿菌菌液，可見激光光照處理5min,10min，再加入磷酸緩沖液，超聲處理，從含菌液的磷酸緩沖液中取適量接種到固體瓊脂培養(yǎng)基中，觀察菌落生長情況，同時將培養(yǎng)細菌后的鈦合金圓片的細菌固定，之后在掃描電子顯微鏡下觀察細菌的形貌。

經(jīng)分析測試，本發(fā)明所述的一種殼聚糖/二硫化鉬可見光催化抗菌涂層的制備方法制得的產(chǎn)品進行檢測后可以得出如下結(jié)論：1)對鈦合金圓片進行接觸角測試，每經(jīng)過一步處理的鈦合金表面接觸角均有明顯變化；2)沒有經(jīng)過表面改性的鈦合金圓片表面的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌細胞膜完整，表現(xiàn)出細菌生長沒有受到抑制，具于殼聚糖/二硫化鉬納米可見光催化抗菌涂層表面的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌細胞膜出現(xiàn)了破損或皺縮，表現(xiàn)出了良好的抗菌能力，對大腸桿菌的抗菌效果要優(yōu)于對金黃色葡萄球菌的抗菌效果，加入二硫化鉬的光催化抗菌效果要明顯優(yōu)于僅有殼聚糖涂層的鈦表面3)使用離子液體輔助剝離法再用殼聚糖修飾成功能化的二硫化鉬片層分散性好，表現(xiàn)出極好的膠體穩(wěn)定性，殼聚糖/二硫化鉬電沉積在鈦合金表面后，均勻分布，制備方法簡單易行，采用本發(fā)明技術(shù)制備一種殼聚糖/二硫化鉬納米可見光催化抗菌涂層，設(shè)備投入少，消耗資源少，實施難度小。

當然，以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何限制。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其它實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。