鸡蛋清介导合成银纳米粒子/凹凸棒石复合抗菌材料的方法

本发明涉及一种鸡蛋清合成银纳米粒子/凹凸棒石复合抗菌材料的制备方法，主要纺织材料、高分子膜材料、塑料和伤口敷料等领域，属于黏土矿物功能材料领域和复合材料。

背景技术：

1、抗生素的发明挽救了无数人的生命，但是，抗生素大规模的使用使得细菌持续向耐药性方向演化，进而威胁人类的生命安全。除抗生素外，金属纳米粒子（如银纳米粒子、氧化锌纳米粒子和氧化铜纳米粒子）因具有独特的物理化学性质而成为目前常见的抗菌材料之一。以银纳米粒子为例，在其自身及其释放ag+的作用下，可以破坏细菌的细胞膜结构、导致细胞内溶物泄露、细胞器破裂等，进而中断细菌信号传导，致使细菌失活（acs appliedmaterials&interfaces, 2016, 8: 4963-4976）。然而，在银纳米粒子的合成过程中，常见方法不可避免的会消耗大量能量（如激光烧蚀法、金属盐热解法等）或产生有毒的副产物（化学还原法）。与之相比，绿色化学法具有原料绿色、过程绿色等优势，逐渐成为合成银纳米粒子的主流方法（journal of materials and environmental science, 2013, 4:1013-1018）。目前，针对银纳米粒子绿色合成的研究主要围绕植物、植物提取物或微生物展开，很少有研究关注动物提取物或动物产品合成和稳定银纳米粒子。

2、鸡蛋清也被称为“蛋白”或“蛋清”，是鸡蛋里围绕蛋黄的透明液体部分，其主要组成成分包括约84.4%的水分、11.6%的蛋白质、3.1%的碳水化合物、0.1%的脂类（materialstoday: proceedings, 2021, 46: 2272-2276），此外，还有微量元素、矿物质和氨基酸等成分，能够为机体补充营养素，维持机体正常的新陈代谢。然而，很少有人关注，除作为营养品外，通过绿色合成法，鸡蛋清也可以用于制备银纳米粒子，其中丰富的蛋白质可以作为还原剂。相比日趋成熟的植物介导法，鸡蛋清介导的银纳米粒子生物合成更为简单、高效，一方面是因为前者往往需要额外的干燥或提取过程，另一方面归因于鸡蛋来源广泛，不受季节、温度、环境等条件影响。

3、银纳米颗粒抗菌材料的制备不仅涉及纳米颗粒的合成问题，还需要解决纳米颗粒之间易团聚难题，选择合适的载体负载银纳米颗粒，原位合成纳米复合材料成为一种有效避免纳米粒子团聚的策略。凹凸棒石是一种含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，由两层硅氧四面体层夹一层金属-氧八面体层形成三明治型结构单元，且由于硅氧四面体层每四个为一组呈倒转排列，最终形成独特的棒状微观形貌（《凹凸棒石新型功能材料及应用》，北京：科学出版社，2021年12月）。凹凸棒石的一维棒状结构是一种理想的载体材料，有助于抑制银纳米粒子合成过程中因范德华力而导致的团聚现象，已得到了广泛的应用。但是，选择凹凸棒石作为鸡蛋清介导合成的银纳米粒子的载体尚未见相关报道。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种利用鸡蛋清合成银纳米粒子/凹凸棒石复合抗菌材料的制备方法。

2、一、纳米粒子/凹凸棒石复合抗菌材料的制备

3、本发明利用鸡蛋清介导合成银纳米粒子/凹凸棒石复合抗菌材料的方法，是先从鸡蛋中分离出鸡蛋清，并在搅拌下将其溶解于去离子水中，搅拌30~60min后通过滤纸过滤得到澄清的鸡蛋清水溶液，然后将凹凸棒石分散到上述鸡蛋清水溶液中得到均一悬浮液，接着向混合悬浮液中滴加硝酸银水溶液，室温搅拌反应24~48h，所得产物经离心、洗涤、干燥，得到银纳米粒子/凹凸棒石复合抗菌材料。

4、所述鸡蛋清水溶液的浓度为5~20g/l，所述凹凸棒石在鸡蛋清水溶液中的质量百分数为0.5%~10%。

5、所述硝酸银水溶液浓度为5~20g/l。且其滴加速度为2~5ml/min。硝酸银的加入量为凹凸棒石质量的1%~35%。

6、本发明的合成机理为：鸡蛋清中含有蛋白质、氨基酸和脂质等成分，其中蛋白质可以将银离子还原为银单质，氨基酸分子协助稳定银纳米粒子。凹凸棒石表面具有丰富的硅醇基团，因此可以将合成的银纳米粒子锚定在其表面，有效抑制银纳米粒子之间的团聚。

7、图1为鸡蛋清介导凹凸棒石担载银纳米粒子体系反应前后的颜色变化和产物色泽对比。可以看出，从鸡蛋中分离出的鸡蛋清呈浅黄色色泽，经过滤和稀释后为澄清的水溶液。引入凹凸棒石后，体系溶液呈浅灰色，且随着凹凸棒石添加量的增加，体系浅灰色色泽加深。经过24h反应，体系色泽明显加深，其中实施例1为浅红色，实施例2～5逐渐过渡为深灰色，证明鸡蛋清介导的生物还原过程正在发生。而经过48h反应，实施例1的色泽转变为砖红色，实施例2~5的溶液色泽同样再次加深，逐渐过渡为深灰色。

8、图2为鸡蛋清介导凹凸棒石担载银纳米粒子实施例2的tem照片。凹凸棒石晶体结构中硅氧四面体层的重复翻转排列及形成的三明治型结构单元，凹凸棒石tem照片呈现出典型且光滑的棒状形貌。同时，在凹凸棒石棒状晶体结构表面可以明显观察到单分散的银纳米颗粒，证明鸡蛋清能够有效的将银离子还原为银纳米粒子（其中的蛋白质起主要作用），且凹凸棒石作为载体能够原位负载生物合成的银纳米粒子，有效降低银纳米粒子易团聚现象，实现了银纳米颗粒在凹凸棒石表面的均匀沉积。

9、二、银纳米粒子/凹凸棒石复合抗菌材料的抗菌性能测试

10、采用琼脂稀释法测试最小抑菌浓度（mic）来评价复合材料的抗菌性能，首先，按照不同浓度把灭菌后的待测样品均匀分散到温度为40~50℃的琼脂培养基中，待冷却后得到样品平板。然后，取对数期的菌种配制104cfu•ml-1的菌悬液，将1~2µl菌悬液接种于平板中的3个不同位置，并在不含样品的琼脂平板中接种菌悬液作为阳性对照，不含抗菌样品也不接种菌悬液的琼脂平板作为阴性对照。将接种好的平板置于37℃培养箱中，培养18~24h。平板中细菌生长被完全抑制的最小样品浓度为mic值。

11、图3和图4所示分别为用鸡蛋清介导凹凸棒石担载银纳米粒子实施例1～5处理后的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的数码照片。阴性对照只含有琼脂，并未有明显菌落出现，证明培养环境正常，并未被污染；阳性对照中出现了明显菌落（包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌）。相比之下，鸡蛋清介导凹凸棒石担载银纳米粒子（实施例1~5）对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）和革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）均表现出较优的抗菌活性。其中，实施例2对大肠杆菌的抑制作用最强，其mic值为1mg/ml；实施例3～5对金黄色葡萄球菌的抑制效果最佳，其mic值低于0.1mg/ml。

12、综上所述，本发明合成银纳米粒子/凹凸棒石复合抗菌材料具有以下优点：

13、1、本发明以天然一维纳米材料凹凸棒石作为载体有效降低银纳米粒子的团聚，提升银纳米粒子的生物利用度，拓宽其应用范围；

14、2、以鸡蛋清作为银纳米粒子的还原剂和稳定剂，实现银纳米粒子在凹凸棒石棒晶表面的原位生成和均匀负载，有效避免了银纳米粒子易团聚的技术难题；鸡蛋清价格低廉、资源丰富，分离、过滤、溶解过程简单，整个反应过程在水体系中进行，无需有毒溶剂，无需高温高压条件，不会造成环境污染，是一种理想的绿色化学合成方法；

15、3、本发明制备的银纳米粒子/凹凸棒石复合抗菌材料对革兰氏阳性菌表现出强的敏感性和高选择性，在抗菌功能填料方面具有潜在的应用具有实际大规模应用的潜力。