石墨相氮化碳作为抗菌材料的新用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于抗菌材料领域，具体涉及石墨相氮化碳作为抗菌材料的新用途。
【背景技术】
[0002] 抗菌材料是一类具有杀菌、抑菌性能的材料，其核心成分是抗菌剂，将极少量的抗 菌剂添加至普通材料中制成抗菌材料，用它们制成的制品也就具有卫生自洁功能。人类的 生活与健康持续受到各种细菌的威胁，从日常用的纤维服装、家用电器、卫生陶瓷制品、塑 料薄膜到建筑用的钢材、涂料以及饮用水的消毒处理等方面，细菌将会在适宜环境下繁殖， 导致物质变质以及伤口化脓感染等现象。这就使得抗菌材料成为当今新材料研究和开发的 热点之一，其中高分子抗菌剂的低毒性、稳定性、抗菌持久性，便于改性等优点得到人们的 青睐。
[0003] 抗菌材料是通过抗菌剂来实现的。在实际应用中，一般并不要求抗菌材料能迅速 杀灭有害微生物，而是侧重于在长期的使用过程中抑制它们的生长和繁殖，以达到保护环 境卫生的目的。抗菌剂按其化学组成可分为无机系、有机系和复合类三大类。
[0004] 1，无机抗菌剂
[0005] 目前对无机抗菌材料的应用研究主要涉及溶出型抗菌剂、光催化材料抗菌剂及纳 米抗菌剂。
[0006] 溶出型无机抗菌剂主要是将具有抗菌活性的金属离子（如银离子、铜离子、锌离 子等）或其化合物通过物理吸附、离子交换等方法固定到多孔介质上（包括沸石、硅胶、羟 基磷灰石等）制得的。光催化型无机抗菌剂的价格极为低廉，且无毒；主要品种有N型半导 体金属氧化物，如Ti02、ZnO、5;102等。其中1102的氧化活性较高，稳定性也较强，对人体无 害，具有优异的广谱抗菌效能。纳米级抗菌剂是在纳米级粉体的基础上包覆抗菌物质而制 成的。隆泉等发现纳米级抗菌剂的抗菌性能远远优于微米抗菌剂。这是由于载体纳米化， 比表面积增大，可以更好地吸附微生物，从而可以有更好的抗菌效果。
[0007] 上述的无机抗菌剂虽然具有安全性高、耐热性好、无挥发、不产生耐药性和抗菌失 效等特点，但是其价格昂贵，且具有抗菌迟效性。
[0008] 2,有机抗菌剂
[0009] 有机类抗菌剂具有杀菌力强，加工方便，种类多等特点，广泛应用于塑料、纤维、纸 张、橡胶、树脂以及水处理等等。有机抗菌剂包括天然和合成两大类。
[0010] 天然抗菌剂最常用的是壳聚糖，它是一种带正电荷的活性物质。壳聚糖抗菌剂具 有良好的生物相容性和广谱抗菌性，无毒，对人体免疫抗原小，且具消炎、止痛及促进伤口 愈合等功效。但是，壳聚糖的抗菌性能受浓度、酸度、相对分子质量、脱乙酰化度的影响，这 使其应用范围受到很大限制。
[0011] 合成类抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物，常用于聚乙烯类食品 包装膜中，起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、 双呱类、酚类等。目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性差些， 容易水解，有效期短。
[0012] 3,复合抗菌剂
[0013] 复合抗菌剂结合了有机和无机抗菌剂的优点，兼有了有机系的强敛性、持续性与 无机系的安全性、耐热性，而且价格低廉、用量少、抗菌性能高、稳定性好。但是目前尚处于 研究阶段，但是有的具有抗菌性能的配体形成配合物后抗菌性能降低，因而目前对于这类 复合抗菌剂的抗菌机理还不是很清楚。
[0014] 石墨相氮化碳聚合物是一种新型的有机半导体材料。由于其原料廉价、易于制备、 热稳定性高，近年来在光催化、光电转换、传感方面得到了广泛的应用。目前尚未有其用于 抗菌材料领域的报道。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的是提供石墨相氮化碳作为抗菌材料的新用途。
[0016] 为了更好的理解本发明的实质，下面通过石墨相氮化碳的抗菌性试验来说明其在 抗菌领域的新用途。
[0017] -，石墨相氮化碳聚合物的制备
[0018] 取一定量的双氰胺前驱物于坩埚中，放入马弗炉中，以2. 2°C/min升温到550°C， 保温4h，得到黄色石墨相氮化碳粉末。所得到的产物的X射线图谱，如图1所示。
[0019] 以pH为7. 4的PBS缓冲溶液为溶剂，按照不同的配比，分别配置成不同浓度 (0, 10, 100, 1000yg/ml)的石墨相氮化碳聚合物混合液，作为备用。
[0020] 二，枯草芽孢杆菌的活化
[0021] 步骤1、取0? 5gNaClUg胰蛋白胨、0? 5g酵母粉于200ml的无菌水中，在温水中使 之溶解，加入一定量的NaOH调至pH为7. 4,配制成液体LB培养基；
[0022] 步骤2、取Ig枯草芽孢杆菌溶于100mL的无菌水中，加入一定量的玻璃珠、一定量 吐温80,在70°C水中温浴20min，然后在摇床上以200r/min转速震荡40min;
[0023] 步骤3、取步骤1制得的100mlLB培养基和步骤2的菌液Iml，放在摇床上振荡24 小时；得到活化的菌种，作为备用。
[0024] 三、抗菌性实验：
[0025] 步骤1、将上述得到的活化的菌种在液体培养基分两个锥形瓶培养，其中一个用锡 纸包住避光，然后将其放在有300W摇床上振荡6h;
[0026] 步骤2、取0? 5gNaClUg胰蛋白胨、0? 5g酵母粉于200ml的无菌水中，在温水中使 之溶解，加入一定量的NaOH调至pH为7. 4,然后向其中再加入5g琼脂粉，在90°C水温中使 之溶解；
[0027] 步骤3、将步骤1两个锥形瓶中的菌液用二次水依次稀释为101UO2、10 3、10 4、 10 5、10 6、10 7、10 8,取每个稀释浓度的菌液Iml于培养皿中（每个浓度三个），当步骤2得 到的培养基约为40-50°C时，向每个培养皿中加入一定量的培养基，前后左右摇匀，同时还 有三个空白培养皿，静置12h，对每个培养皿中的菌落计数。
[0028] 表 1
[0029]
[0030] 表1是枯草芽孢杆菌与不同浓度（0, 10, 100,lOOOg/ml)的GPPCN作用24小时后 的相对菌落数，可见，在没有光照的情况下，各浓度的材料溶液都没有对细菌的活性产生影 响。
[0031] 将枯草芽孢杆菌与50iig/ml石墨相氮化碳在无光（黑暗）和有光（300W氙灯） 条件下进行比较试验，12小时后，其相对菌落数见表2。可以看出只有在光照的作用下，石 墨相氮化碳才能发挥其抗菌作用。
[0032] 表 2
[0033]
[0034] 有益效果：从以上的结果可以看出，本发明对已知的石墨相氮化碳发掘了新的用 途，开拓了新的应用领域。
[0035] 本发明所用的石墨相氮化碳其原料廉价、易于制备、热稳定性高。可以作为抗菌材 料用于抗菌涂料的制备中。
[0036] 本发明的产品在光照条件下，价态中的电子会被激发到导带，从而产生一个