一种金属有机框架导电抗菌纤维及其制备方法与应用

本发明属于生物医用材料，具体涉及一种金属有机框架导电抗菌纤维及其制备方法与应用。

背景技术：

1、近些年来，经济的快速发展和日益增长的可穿戴医疗设备需求，对环境友好型材料和具有抗菌功能的可穿戴医疗新型便携式装置提出了新的要求。可穿戴设备具有轻量化、与生物体相匹配的柔性和灵活性等优点，在日常生活和医疗诊断中具有广泛的应用。然而，目前可穿戴设备存在的抗菌功能不足等问题，以及医学治疗领域抗生素的滥用导致耐药细菌的产生。因此，开发非抗生素型的广谱新型抗菌材料，用于可穿戴设备的自供能抗菌治疗具有广泛应用前景。

2、在新型材料中，金属有机框架（mof）由中心金属和有机配体自组装而成，是一种具有周期性网络结构的晶体有机-无机杂化材料。作为一种新型多孔材料，mof具有比表面积大、孔隙率高、结构可控和可生物降解的特点，使它们在传感、催化、药物传递、抗菌和其他生物医学应用领域中展现出巨大的发展潜力。

3、近年来新功能mof(如导电型mof(c-mofs))的不断研发为新型抗菌材料和可穿戴医疗设备提供了新的机会。氧化应激通常会导致氧化和抗氧化的不平衡，会破坏细胞结构并扰乱新陈代谢。通过产生有毒的ros，包括超级阴离子自由基(o2•−)、羟基自由基(•oh)、过氧化氢(h2o2)和单线态氧(1o2)是杀死细菌的重要策略。由于c-mofs可调节的金属-配体结构、超高比表面和高导电性，可用于在2e-orr反应中作为促进h2o2和ros产生的电极催化剂。此外，c-mofs具有的和传统mof类似的高比表面积、可调的孔隙度和灵活的骨架可以作为抗菌药物的有效递送载体，有助于和电催化产h2o2和ros协同抗菌，能够显著提高抗菌效果。综上，如何构建一种金属有机框架（mof）导电抗菌纤维，并将将金属有机框架（mof）导电抗菌纤维用于制备导电抗菌布料是目前研究领域的热点和难点。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本申请主要提供了一种金属有机框架导电抗菌纤维，具体通过以下技术手段得以实现：

2、一种金属有机框架导电抗菌纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将碳纤维分散在包含有2,3,6,7,10,11-六羟基三苯和一水合乙酸铜的溶剂中，水热反应，得到预处理碳纤维；

4、s2、将预处理碳纤维放在含有百里酚有机溶液中浸渍，得到金属有机框架导电抗菌纤维。

5、作为优选，步骤s1中，2,3,6,7,10,11-六羟基三苯和一水合乙酸铜的摩尔比为1:（1～2）。

6、作为优选，步骤s1中，所述溶剂包含二甲基甲酰胺和水，所述二甲基甲酰胺与水的体积比为1:（5～20）。作为进一步优选，所述二甲基甲酰胺与水的体积比为1:10。

7、作为优选，步骤s1中，水热反应条件为温度80~90℃，时间8~16 h。作为进一步优选，所述水热反应条件为温度85 ℃，时间12h。

8、作为优选，步骤s2中，百里酚有机溶液中，百里酚浓度为10~50 mg/ml。作为进一步优选，浸渍的时间为3~6h。

9、一种金属有机框架导电抗菌纤维，使用上述任一项所述制备方法制备得到。

10、上述金属有机框架导电抗菌纤维在抗菌中的应用，包含有对金属有机框架导电抗菌纤维进行通电处理的步骤。

11、作为优选，所述菌包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌中的一种或几种。

12、一种复合材料，包含上述的金属有机框架导电抗菌纤维和基材。

13、作为优选，所述基材包括天然纤维、合成纤维中的一种或几种。所述金属有机框架导电抗菌纤维通过粘接、编织和缝制的方法固定在基材上。

14、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

15、本申请通过对混合的碳纤维、六羟基三苯和铜离子进行水热反应，可以在碳纤维表面规则的形成有cu-hhtp六棱柱状晶体。实验发现，经过数次洗涤，cu-hhtp六棱柱状晶体依旧稳定的附着在碳纤维表面，不易脱落，可见金属有机框架导电抗菌纤维整体的结构稳定性更高。进一步的，通过浸渍方法，百里酚可以有效的负载在cu-hhtp六棱柱状晶体的表面及空腔中，因此在该种纤维的使用周期内可以实现抗菌的缓释效果，进而与cu-hhtp导电抗菌相配合，提高抗菌的持久性及效能。

16、本申请通过将cu-hhtp和百里酚负载在碳纤维表面，利用碳纤维自身的高导电性，弥补了百里酚不导电的不足。通过这一设计，最终制备出的金属有机框架导电抗菌纤维保留了材料整体的导电性，在通电的情况下能够产生过氧化氢和活性氧物种，与百里酚相配合，实现广谱的抗菌性能，避免传统抗生素导致耐药细菌的产生等问题。

17、此外，通过将本申请的金属有机框架导电抗菌纤维固定在穿戴式设备的材料上，可以根据细菌和真菌感染的程度和大小定制不同面积和抗菌效果的导电抗菌布料，这为可穿戴医疗设备的个性化定制提供了解决方案。

技术特征：

1.一种金属有机框架导电抗菌纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种金属有机框架导电抗菌纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，2,3,6,7,10,11-六羟基三苯和一水合乙酸铜的摩尔比为1:（1～2）。

3.根据权利要求1所述的一种金属有机框架导电抗菌纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述溶剂包含二甲基甲酰胺和水，所述二甲基甲酰胺与水的体积比为1:（5～20）。

4.根据权利要求1所述的一种金属有机框架导电抗菌纤维的制备方法，其特征在于，步骤s1中，水热反应条件为温度80~90℃，时间8~16 h。

5.根据权利要求1所述的一种金属有机框架导电抗菌纤维的制备方法，其特征在于，步骤s2中，百里酚有机溶液中，百里酚浓度为10~50 mg/ml。

6.一种金属有机框架导电抗菌纤维，其特征在于，使用权利要求1～5任一项所述制备方法制备得到。

7.权利要求6所述的一种金属有机框架导电抗菌纤维在抗菌中的应用，其特征在于，包含有对金属有机框架导电抗菌纤维进行通电处理的步骤。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述菌包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌中的一种或几种。

9.一种复合材料，其特征在于，包含权利要求6所述的金属有机框架导电抗菌纤维和基材。

10.根据权利要求9所述的一种复合材料，其特征在于，所述基材包括天然纤维、合成纤维中的一种或几种。

技术总结
本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种金属有机框架导电抗菌纤维及其制备方法与应用。本申请方法合成的金属有机框架导电抗菌纤维具有广谱抗菌性能，可用于制备导电抗菌布料，适用于不同严重程度的细菌和真菌感染。这种金属有机框架导电抗菌纤维可以避免传统抗生素引起的耐药性问题，是一种非抗生素型抗菌材料。在通电条件下，可通过ROS氧化损伤和药物协同作用杀菌。此外，金属有机框架导电抗菌纤维可以固定在各种布料上，根据感染情况定制抗菌效果，为可穿戴医疗设备提供个性化解决方案。

技术研发人员：孙华凤,王玮,王煜棋
受保护的技术使用者：杭州市第三人民医院（杭州市惠民医院、浙江中医药大学附属杭州第三医院）
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18