氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合材料技术领域，特别涉及一种氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]自2004年曼彻斯特大学的安德烈?海姆(AndreGeim)和康斯坦丁 ?诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)首次成功地分离出石墨稀以来，石墨稀受到了越来越多的关注。石墨分子的每个碳原子均为SP2杂化，紧密堆积成为二维蜂巢状结构。石墨烯由于其优良的物理化学性质，在超级电容器、电池、光催化、生物传感器、生物制药和纳米复合材料等领域有着广泛应用。而氧化石墨烯作为石墨烯氧化剥离后的产物，仍保持着石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了大量的含氧基团，例如-0H、-COOH等。纳米银材料因其独特的量子效应、小尺寸效应以及大的比表面积而显现出特有的理化和生物学性质，在生物医药、生物传感、催化等领域具有广泛的应用，现在已开发出200余种商业化产品。当银纳米颗粒与氧化石墨烯复合时，复合材料将兼具两者的性质。氧化石墨烯上的含氧基团为银纳米粒子提供了很多有效位点，利用石墨烯的高稳定性能将极易氧化的银颗粒覆盖，可以使银纳米颗粒稳定存在，防止了银纳米粒子的团聚，从而大大提高了银纳米颗粒的稳定性，使氧化石墨烯在实际应用方面迈出了坚实的一步。
[0003]人类很早就认识到银具有广谱杀菌作用，并用银来杀菌消毒。近年来，随着纳米技术的发展，纳米银作为新一代抗菌剂因其具有卓越的抗菌性能、能有效防止病原微生物产生耐药性，成为传统抗生素等抑菌剂的替代品，具有广阔的应用前景。已有的研宄报道表明，银纳米粒子是一种具有广阔应用前景的纳米材料。纳米银通常依靠化学方法合成，在制备银纳米粒子的过程中，需要以AgNO3为原料，同时加入硼氢化钠、水合肼等作为还原剂，加入聚乙烯醇树脂及稳定剂，这些化学物质均对人类的健康和环境造成了很大的危害。另外，银纳米粒子极易团聚和被氧化，不利于长期稳定使用。我们采用纳米生物合成技术，“变废为宝”，利用葡萄籽提取液中的活性物质同时发挥还原剂和稳定剂的双重作用，无需添加任何还原剂和稳定剂，成本低、反应条件温和、绿色环保，可以在短时间内大规模制备纳米银颗粒，并且由于植物细胞内富含蛋白质、脂类、多糖等生物大分子，从而赋予纳米材料独特的生物学特性。另外，我们将此纳米材料加载到氧化石墨烯上，氧化石墨烯作为一种稳定的碳材料，可以使银纳米粒子负载在其表面，极大地增强银纳米粒子的稳定性及抗氧化性，从而开创性的制备出氧化石墨烯/生物合成纳米银复合材料，其抑菌性和稳定性显著提高。抑菌实验表明，本发明合成的活性物质除了对常规的临床病原菌大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抑制作用外，对海洋水产病原鳗弧菌和溶藻弧菌也有明显的抑制活性，表明该复合材料可在多领域中发挥作用，预示其有着广阔的应用前景。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种实现降低生产成本、提高产品稳定性及抑菌活性的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料的制备方法。
[0005]本发明的技术解决方案是:
[0006]一种氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料的制备方法，其特征是:包括以下步骤:
[0007]I)取收集的葡萄籽，用水洗净，置于烘箱中，55°C干燥30分钟，得到干净的葡萄籽；
[0008]2)用分析天平称取1.0OOOg葡萄籽，加入20-30mL超纯水，在110-120°C恒温下磁力搅拌2-4小时；
[0009]3)将制得的溶液进行抽滤，得到葡萄籽提取液；
[0010]4)将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散，得到氧化石墨烯的分散溶液；
[0011 ] 5)取硝酸银加入氧化石墨烯溶液中，获得硝酸银/氧化石墨烯混合液；
[0012]6)取葡萄籽提取液加入硝酸银/氧化石墨烯混合液中；
[0013]7)上述混合溶液在90-96°C恒温下磁力搅拌，反应15_20分钟，即得到氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料。
[0014]步骤4)中所述氧化石墨烯分散溶液的终浓度为0.0200-0.0300mg/mL。
[0015]步骤5)中加入的硝酸银的终浓度为l_2mM。
[0016]步骤6)中加入的葡萄籽提取液的体积为l_2mL，硝酸银/氧化石墨烯混合液的体积为 15-25mL。
[0017]一种由所述的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料的制备方法所得到的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料。
[0018]本发明具有以下优点:
[0019](I)采用葡萄籽提取液作为还原剂生物合成纳米银，该方法可以变“废”为宝，充分利用葡萄籽这种废弃物，降低了生产成本，便于大量生产制备纳米银。
[0020](2)生物合成的银纳米颗粒负载在氧化石墨烯片层结构上，有效防止了纳米银颗粒的团聚和氧化，大大提高了银纳米粒子的稳定性，并且提高了抑菌效果。
[0021](3)该反应是在水相中进行，反应条件温和，环境友好，操作简单，易于控制。
【附图说明】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0023]图1是实施例1所制备的氧化石墨烯、氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料以及葡萄籽提取液的可见-紫外吸收光谱图；
[0024]图2是实施例1所制备的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料的X射线衍射图谱；
[0025]图3是实施例1所制备的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料的透射电镜图；
[0026]图4是实施例1所制备的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料以及葡萄籽提取液的红外光谱图；
[0027]图5是实施例1所制备的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鳗弧菌和溶藻弧菌的抑菌圈实验；
[0028]图6是实施例1所制备的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料处理大肠杆菌后对其菌落生长的影响；
[0029]图7是实施例1所制备的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料对大肠杆菌的生长动力学曲线的影响。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但本发明不受这些实施例子的限制。
[0031]实施例1
[0032]所采用的氧化石墨稀溶液按照改良的Hmnmers方法合成(Hmnmers, W.S.&Offeman, R.E.Preparat1n of Graphitic Oxide.Journal of the American ChemicalSociety 80, 1339-1339 (1958).)。最终得到的溶液为氧化石墨烯，浓度为1.4mg/mL。
[0033]取收集的葡萄籽，用自来水洗净，置于烘箱中，55°C干燥30分钟，得到干净的葡萄籽。用分析天平称取1.0OOOg葡萄籽，加入20mL超纯水(葡萄籽和超纯水的质量体积比为1:20)，在120°C恒温下磁力搅拌2小时。将制得的溶液进行抽滤，得到葡萄籽提取液。另取428 μ L氧化石墨稀溶液(1.4mg/mL)加入13.6mL超纯水中，得到氧化石墨稀分散液，取4mL 0.0lM的硝酸银溶液加入氧化石墨烯分散液中，将2mL葡萄籽提取液加入上述混合液中。在90°C恒温下磁力搅拌，反应20分钟，即得到氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料。同样条件下不加入氧化石墨烯得生物合成银纳米粒子。
[0034]对制得的氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料进行性能测试，具体如下:
[0035](I)可见一紫外吸收光光谱测试
[0036]氧化石墨烯、氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料以及葡萄籽提取液的可见-紫外吸收光谱图，如图1所示。图中，a为氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料的可见-紫外吸收光谱图，b为氧化石墨烯的可见-紫外吸收光谱图，c为葡萄籽提取液的可见-紫外吸收光谱图。从图中可以看出，复合材料在波长为440nm左右处出现纳米银颗粒的最大吸收峰。
[0037](2)X射线衍射图谱(XRD)测试
[0038]氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料经洗涤、真空干燥得干燥粉末，对其进行XRD图谱分析，如图2所示。从图中可以看出，在2Θ角为38.1，43.4，64.4，77.4处都出现了纳米银颗粒的特征衍射峰，且无其它明显杂质峰的存在，峰的位置和强度均与单质银的衍射峰标准谱图相符，说明产品是纯相纳米银。
[0039](3)透射电镜(TEM)测试
[0040]氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料的TEM照片如图3所示。从图中可以看出，纳米银颗粒银纳米颗粒均匀、有序的负载在氧化石墨烯片层上，平均粒径大约在30-50nm左右。氧化石墨稀这种二维片层结构，能避免了由温度波动对材料造成的破坏，并作为载体防止纳米银的团聚，是增加材料稳定性的关键。
[0041](4)红外光谱图(IR)测试
[0042]氧化石墨烯/生物合成纳米银抑菌复合材料以及葡萄籽提取液的红外光谱图，如图4所示。图中a为葡萄籽提取物红外光谱图，b为氧化石墨烯