CN114796270B - 一种乌拉草纳米银及其制备和应用、纳米银凝胶及其制备和应用 - Google Patents

一种乌拉草纳米银及其制备和应用、纳米银凝胶及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种乌拉草纳米银及其制备和应用、纳米银凝胶及其制备和应用，属于医药材料技术领域。本发明以乌拉草作为稳定剂和还原剂，乌拉草中含有多糖、黄酮和生物碱等活性成分，有助于银纳米颗粒形成，而且乌拉草在还原过程中自身***包裹纳米银颗粒，从而阻止纳米银团聚，使所形成的乌拉草纳米银在溶液内稳定性较好，能够保持两个月内不发生明显聚集；而且乌拉草具有抵抗细菌侵蚀与繁殖的性能，所形成的乌拉草纳米银对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有优异的抑菌活性，能够避免抗生素的使用，在伤口愈合方面具有广阔的前景。

Description

一种乌拉草纳米银及其制备和应用、纳米银凝胶及其制备和应用
技术领域
本发明涉及医药材料技术领域，尤其涉及一种乌拉草纳米银及其制备和应用、纳米银凝胶及其制备和应用。
背景技术
纳米银具有独特的光学、电子、催化和机械等特性及良好的抗菌活性、生物兼容性和表面易修饰等优点，成为最重要且商业化的纳米材料，一般应用在生物杀虫剂、新型生物传感器和水净化等领域。
皮肤作为外界环境和人体之间的保护屏障，过热过冷都会破坏肌肤屏障，导致创伤。在自然条件下，肌肤会有一定的自我修复能力，但是缓慢的修复过程会导致皮肤进入炎症的状态。因此，采用外力的方式促进创伤的愈合是非常有必要的。治疗创伤需要保持微潮湿的环境，水凝胶是一种网状聚合物，具有非常好的吸水和保水性能，在有水的环境下凝胶会吸水膨胀，膨胀的程度与疏水和亲水基团的比例有关。此外，水凝胶良好的弹性和生物相容性，可以给创伤一个潮湿的环境，有助于伤口的愈合。然而，水凝胶的潮湿环境会导致细菌的滋生，而目前抑制细菌滋生的方法是加入抗生素，但是抗生素治疗方法会产生耐药性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种乌拉草纳米银及其制备和应用、纳米银凝胶及其制备和应用，所述乌拉草纳米银抗菌活性优异，能够制成抑菌凝胶，避免抗生素的使用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种乌拉草纳米银的制备方法，包括以下步骤：
将乌拉草粉、银盐和水混合，将所得混合液进行还原反应，得到乌拉草纳米银。
优选的，所述乌拉草粉在混合液中的浓度为0.5～2mg/mL，所述银盐在混合液中的浓度为0.1～1mmol/L。
优选的，所述还原反应的温度为50～90℃，时间为1～4h。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的乌拉草纳米银，包括纳米银颗粒和包裹于所述纳米银颗粒表面的乌拉草提取物；所述纳米银颗粒的平均粒径为64.17nm。
本发明提供了上述技术方案所述乌拉草纳米银在抑菌材料中的应用。
本发明提供了一种纳米银凝胶，由乌拉草纳米银制备而成，所述乌拉草纳米银为上述技术方案所述乌拉草纳米银。
本发明提供了上述技术方案所述纳米银凝胶的制备方法，包括以下步骤：
将粘合剂水溶液和乌拉草纳米银加热混合，进行反复冷冻-解冻，得到纳米银凝胶，所述乌拉草纳米银为上述技术方案所述乌拉草纳米银。
优选的，所述粘合剂水溶液中粘合剂包括聚乙烯醇；所述粘合剂水溶液的质量浓度为7～10％。
优选的，所述纳米银凝胶中乌拉草纳米银的含量为4～8mg/kg。
本发明提供了上述技术方案所述纳米银凝胶或上述技术方案所述制备方法制备得到的纳米银凝胶在制备治疗伤口愈合材料中的应用。
本发明提供了一种乌拉草纳米银的制备方法，包括以下步骤：将乌拉草粉、银盐和水混合，将所得混合液进行还原反应，得到乌拉草纳米银。本发明以乌拉草作为稳定剂和还原剂，乌拉草中含有多糖、黄酮和生物碱等活性成分，有助于银纳米颗粒形成，而且乌拉草在还原过程中自身***包裹纳米银颗粒，从而阻止纳米银团聚，使所形成的乌拉草纳米银在溶液内稳定性较好，能够保持两个月内不发生明显聚集；而且乌拉草具有抵抗细菌侵蚀与繁殖的性能，纳米银具有优异的抗菌活性，所形成的乌拉草纳米银对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有优异的抑菌活性，能够避免抗生素的使用，在伤口愈合方面具有广阔的前景。
本发明提供了乌拉草纳米银的制备方法，以乌拉草作为还原剂，乌拉草提取物合成材料价格低廉，来源广泛，安全环保，合成速度快。
本发明将所制备的乌拉草纳米银制成纳米银凝胶，具有稳定性且不易产生耐药性的优点，由于纳米银粒径小(平均粒径为64.17nm)，可以在很低的浓度下自由进入细菌的细胞膜，纳米银颗粒和细胞膜有很强的结合能力，使其失去活性，所以能够很好的抑制细菌、病毒的生长并且不产生耐药性，具有非常好的市场应用前景。
附图说明
图1为实施例10制备的乌拉草纳米银的透射电镜图；
图2为实施例1～4制备的乌拉草纳米银和对比例1的产物的紫外可见吸收光谱图；
图3为实施例4～6制备的乌拉草纳米银和对比例2的产物的紫外可见吸收光谱图；
图4为实施例10制备的乌拉草纳米银溶液的照片；
图5为实施例4、7～9制备的乌拉草纳米银的紫外可见吸收光谱图；
图6为实施例10制备的乌拉草纳米银溶液在室温下放置两个月的照片；
图7为实施例4、10～11制备的乌拉草纳米银和对比例3～4的产物的紫外可见吸收光谱图；
图8为实施例10制备的乌拉草纳米银和乌拉草粉末的抑菌圈直径结果；
图9为实施例10制备的乌拉草纳米银和实施例12制备的纳米银凝胶对的抑菌率结果；
图10为实施例10制备的乌拉草纳米银的马尔文粒度分析结果；
图11为实施例10制备的乌拉草纳米银的Zate电势图。
具体实施方式
本发明提供了一种乌拉草纳米银的制备方法，包括以下步骤：
将乌拉草粉、银盐和水混合，将所得混合液进行还原反应，得到乌拉草纳米银。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明对所述乌拉草粉的来源没有特殊的限定，本领域熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述银盐优选包括硝酸银；所述银盐在混合液中的浓度优选为0.1～1mmol/L，更优选为0.5mmol/L。
在本发明中，所述乌拉草粉在混合液中的浓度优选为0.5～2mg/mL，更优选为1.0～1.5mg/mL；本发明以乌拉草作为稳定剂和还原剂，乌拉草中含有多糖、黄酮和生物碱等活性成分，有助于纳米颗粒形成，而且乌拉草通过自身***包裹纳米银颗粒，从而阻止纳米银团聚，使纳米银稳定性更好。
本发明对所述乌拉草粉、银盐和水混合的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程将物料混合均匀即可，比如将乌拉草粉溶于水后，添加银盐，或者将乌拉草和银盐分别溶于水后，再混合。
在本发明中，所述还原反应的温度优选为50～90℃，更优选为60～80℃，进一步优选为70℃；时间优选为1～4h，更优选为60～90min进一步优选为70～80min。
完成所述还原反应后，本发明优选不进行任何处理，直接得到乌拉草纳米银溶液。本发明所述乌拉草纳米银以溶液的形式存在；本发明对所述乌拉草纳米银溶液的浓度没有特殊的限定，根据实际需求调整即可。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的乌拉草纳米银，包括纳米银颗粒和包裹于所述纳米银颗粒表面的乌拉草提取物；所述纳米银颗粒的平均粒径为64.17nm。
本发明提供了上述技术方案所述乌拉草纳米银在抑菌材料中的应用。
本发明提供了一种纳米银凝胶，由乌拉草纳米银制备而成，所述乌拉草纳米银为上述技术方案所述乌拉草纳米银。
本发明提供了上述技术方案所述纳米银凝胶的制备方法，包括以下步骤：
将粘合剂水溶液和乌拉草纳米银加热混合，进行反复冷冻-解冻，得到纳米银凝胶，所述乌拉草纳米银为上述技术方案所述乌拉草纳米银。
在本发明中，所述粘合剂水溶液中粘合剂优选包括聚乙烯醇；所述粘合剂水溶液的质量浓度优选为7～10％。本发明利用粘合剂发挥粘合凝胶和保湿的作用。
在本发明中，所述粘合剂水溶液和乌拉草纳米银加热混合的过程优选为将粘合剂溶液加热5h后，加入乌拉草纳米银溶液，继续加热搅拌30min；所述加热的温度优选为80～90℃；本发明利用加热的过程提高反应速率，硝酸银和乌拉草植物粉末充分反应。
本发明对所述冷冻-解冻的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程得到凝胶即可；在本发明的实施例中，在-18℃的冰箱里冰冻2h，所述反复冷冻-解冻的次数为三次。
在本发明中，所述纳米银凝胶中乌拉草纳米银的含量优选为4～8mg/kg，更优选为8mg/kg；所述粘合剂水溶液和乌拉草纳米银的用量满足上述乌拉草纳米银含量范围即可。
本发明提供了上述技术方案所述纳米银凝胶或上述技术方案所述制备方法制备得到的纳米银凝胶在制备治疗伤口愈合材料中的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的方法应用即可。本发明所述纳米银凝胶通过抑制病原微生物来防止创伤感染。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将乌拉草粉溶于水，形成浓度为0.5mg/mL的乌拉草溶液，加入1mM的AgNO3水溶液，在80℃进行还原反应90min，得到乌拉草纳米银溶液。
实施例2
与实施例1的区别仅在于：乌拉草溶液浓度为1mg/mL。
实施例3
与实施例1的区别仅在于：乌拉草溶液浓度为1.5mg/mL。
实施例4
与实施例1的区别仅在于：乌拉草溶液浓度为2mg/mL。
实施例5
向浓度2mg/mL的乌拉草溶液中加入0.1mM的AgNO3水溶液，在80℃反应80min，得到乌拉草纳米银溶液。
实施例6
与实施例5的区别仅在于：AgNO3水溶液浓度为0.5mM。
实施例7
向浓度为2mg/mL的乌拉草溶液中加入1mM的AgNO3水溶液，在70℃进行还原反应90min，得到乌拉草纳米银溶液。
实施例8
与实施例7的区别仅在于：还原反应的温度为60℃。
实施例9
与实施例7的区别仅在于：还原反应的温度为50℃。
实施例10
向浓度为2mg/mL的乌拉草溶液中加入1mM的AgNO3水溶液，在80℃条件下进行还原反应80min，得到乌拉草纳米银溶液。
实施例11
与实施例10的区别仅在于：还原反应的时间为60min。
实施例12
配置质量浓度为10％的聚乙烯醇水溶液，90℃加热5h，加入实施例10制备的乌拉草纳米银溶液继续搅拌30min，放置室温，在-18℃的冰箱里冰冻2h，解冻，反复冷冻-解冻三次，得到纳米银凝胶，纳米银凝胶中乌拉草纳米银的含量为8mg/kg。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：乌拉草溶液浓度为0mg/mL。
对比例2
与实施例5的区别仅在于：AgNO3水溶液浓度为0mM。
对比例3
与实施例10的区别仅在于：还原反应的时间为40min。
对比例4
与实施例10的区别仅在于：还原反应的时间为20min。
表征及性能测试
1)将实施例10制备的乌拉草纳米银进行透射电镜测试，所得结果见图1；由图1可知，纳米银颗粒大部分为球形，尺寸在37～122nm之间，平均粒径为64.17nm。
2)对实施例1～4制备的乌拉草纳米银和对比例1的产物进行紫外测试，所得紫外可见吸收光谱见图2；由图2可知，不添加乌拉草的对比例1的样品，没有吸收峰；添加不同浓度的乌拉草会产生明显吸收峰，证明乌拉草可以诱导纳米银的形成。
3)对实施例4～6制备的乌拉草纳米银和对比例2的产物进行紫外测试，所得紫外可见吸收光谱见图3；由图3可知，添加不同浓度的AgNO3，均出现吸收峰，证明0.1mM、0.5mM、1mM的AgNO3水溶液均能够合成纳米银。
4)图4为实施例10制备的乌拉草纳米银溶液的照片，乌拉草纳米银溶液为红褐色，说明合成了纳米银。
5)对实施例4、7～9制备的乌拉草纳米银进行紫外测试，所得紫外可见吸收光谱见图5；由图5可知，在不同的温度下均出现吸收峰，说明不同温度下均能生成纳米银。
6)图6为实施例10制备的乌拉草纳米银溶液在室温下放置两个月的照片，由图6可知，乌拉草纳米银溶液为红褐色，所合成的纳米银可保持稳定，在室温下两个月不发生明显团聚。
7)对实施例4、10～11制备的乌拉草纳米银和对比例3～4的产物进行紫外测试，所得紫外可见吸收光谱见图7；由图7可知，随着反应时间的延长，纳米银的紫外吸光度不断增加，90min后没有显著变化，说明纳米银在90min时合成量最大。
8)a、纳米银的生物活性
利用大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为病原菌模型，采用纸片扩散法(DDM)测量实施例10制备的乌拉草纳米银对所选菌种的抑菌活性：将市售LB琼脂培养基在121℃高压灭菌15min，将测试菌种接种到培养基上培养12h，取培养液进行抗菌检测，最后使用显微镜观察抑制区，进行三次或三次以上抗菌活性检测，并与乌拉草粉末作为对比，所得结果如图8所示。由图8可知，在固体培养基上，乌拉草纳米银颗粒对革兰氏阳性菌(枯草芽孢杆菌)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌)都有显著的抗菌效果，乌拉草纳米银对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌圈大小分别10.48±1mm和11.59±0.25mm；而乌拉草粉末无抑菌圈出现，说明没有抗菌能力。
b、纳米银凝胶的生物活性
将大肠杆菌和枯草芽孢杆菌接种到LB培养基中，在37℃摇床上放置12小时。随后用培养基将两种菌稀释至108CFU/mL；将直径为1cm的纳米银凝胶或乌拉草纳米银置于锥形瓶里，37℃培养6h，取100μL凝胶处理过的细菌溶液，涂布在LB固体培养基上，置于37℃培养箱，中培养12h，观察菌株生长状况，并与聚乙烯醇水凝胶进行对照，所得结果如图9所示。图9为实施例10制备的乌拉草纳米银和实施例12制备的纳米银凝胶对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的抑菌率结果，由图9可知，乌拉草纳米银和纳米银凝胶对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抑菌率均能达到99.9％，表明有明显抑制细菌生长的作用。
c、利用马尔文粒度仪检测实施例10制备的乌拉草纳米银的粒径，实验结果如图10所示；由图10可知，通过马尔文粒度分析仪测出1mM，80℃条件下制备的乌拉草纳米银的平均粒径为64.17nm，25％的乌拉草纳米银粒径分布在60nm。
d、对实施例10制备的乌拉草纳米银进行电位分析，所得结果如图11所示，由图11可知，电位分析在-19.2mV，表明纳米银颗粒具有优异的稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种乌拉草纳米银的制备方法，包括以下步骤：
将乌拉草粉、银盐和水混合，将所得混合液进行还原反应，得到乌拉草纳米银；
所述乌拉草粉在混合液中的浓度为0.5～2mg/mL，所述银盐在混合液中的浓度为0.1～1mmol/L。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原反应的温度为50～90℃，时间为1～4h。
3.权利要求1～2任一项所述制备方法制备得到的乌拉草纳米银，包括纳米银颗粒和包裹于所述纳米银颗粒表面的乌拉草提取物；所述纳米银颗粒的平均粒径为64.17nm。
4.权利要求3所述乌拉草纳米银在制备抑菌材料中的应用。
5.一种纳米银凝胶，其特征在于，由乌拉草纳米银制备而成，所述乌拉草纳米银为权利要求3所述乌拉草纳米银。
6.权利要求5所述纳米银凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将粘合剂水溶液和乌拉草纳米银加热混合，进行反复冷冻-解冻，得到纳米银凝胶，所述乌拉草纳米银为权利要求4所述乌拉草纳米银。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述粘合剂水溶液中粘合剂包括聚乙烯醇；所述粘合剂水溶液的质量浓度为7～10％。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纳米银凝胶中乌拉草纳米银的含量为4～8mg/kg。
9.权利要求5所述纳米银凝胶或权利要求6～8任一项所述制备方法制备得到的纳米银凝胶在制备治疗伤口愈合材料中的应用。
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