一种含银纳米颗粒的超分子水凝胶制备方法与流程

本发明涉及纳米材料技术领域，特别涉及一种含银纳米颗粒的超分子水凝胶制备方法

背景技术

近年来，银纳米材料由于其良好的导电性及优良的光学、磁学性能，使其在纳米电子器件、生物医学工程等领域有广泛的应用前景。银纳米材料有很多种，比如银纳米粒子、银纳米线等等。目前，制备银纳米材料的方法也有很多，比如气相蒸发法、溅射法、电解法、化学还原法、光化学沉淀法等等。

超分子水凝胶是一类由小分子通过非共价键作用力自组装形成类似高分子材料的胶体，是一种“软物质”。这种自组装在自然界中广泛存在，比如肌动蛋白和微管蛋白自组装形成细胞骨架、dna的自组装用于存储遗传信息等，而能够自组装成超分子水凝胶的小分子称之为凝胶因子。目前，凝胶因子主要有α-氨基酸衍生物凝胶因子、流星锤型两性体凝胶因子、双子型表面活性剂凝胶因子、糖类衍生物凝胶因子、两性体水性凝胶因子等等。

但是，现有技术中，并没有超分子水凝胶中原位生长纳米银的研究。

技术实现要素：

本发明提供一种含银纳米颗粒的超分子水凝胶制备方法，解决了或部分解决了现有技术中超分子水凝胶中原位生长纳米银的研究的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种含银纳米颗粒的超分子水凝胶制备方法包括以下步骤:称取d型fmoc-phe凝胶因子；将所述d型fmoc-phe凝胶因子溶解在ph值为7.4的缓冲液中，得到第一混合溶液，确保所述第一混合溶液中的所述d型fmoc-phe凝胶因子的浓度在6-20mg/ml；将所述第一混合溶液震荡30s，然后在80-100℃加热溶解得到均匀溶液；在所述均匀溶液内加入硝酸银溶液得到热溶液；称取抗坏血酸，采用超纯水溶解得到抗坏血酸溶液；将所述抗坏血酸溶液加入到所述热溶液中，混匀后在40-80℃度加热3min，室温放置0.5min-3小时，形成均匀透明浅灰色水凝胶。

进一步地，所述缓冲液为磷酸氢钠-磷酸二氢钠缓冲液或者tris-盐酸缓冲液；所述第一混合溶液中的所述缓冲液的浓度在0.1-5mol/l；当所述缓冲液的浓度在0.1mol/l时，所述d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度低于10％；当所述缓冲液的浓度在5mol/l时，所述d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度高于6％。

进一步地，所述硝酸银在所述均匀透明浅灰色水凝胶内的最终浓度在0.001-2mg/ml。

进一步地，所述抗坏血酸在所述均匀透明浅灰色水凝胶内的浓度在0.003-1.2mg/ml，所述抗坏血酸与所述硝酸银的摩尔浓度比为1：0.53。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种含银纳米颗粒的超分子水凝胶制备方法包括以下步骤:称取d型fmoc-phe凝胶因子；将所述d型fmoc-phe凝胶因子溶解在ph值为7.4的缓冲液中，得到第一混合溶液，确保所述第一混合溶液中的所述d型fmoc-phe凝胶因子的浓度在6-20mg/ml；将所述第一混合溶液震荡30s，然后在80-100℃加热溶解得到均匀溶液；在所述均匀溶液内加入硝酸银溶液得到热溶液；取egcg溶液加入到所述热溶液中，混匀后放置0.5min-3小时，形成浅棕黄色水凝胶。

进一步地，所述缓冲液为磷酸氢钠-磷酸二氢钠缓冲液或者tris-盐酸缓冲液；所述第一混合溶液中的所述缓冲液的浓度在0.1-5mol/l；当所述缓冲液的浓度在0.1mol/l时，所述d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度低于10％；当所述缓冲液的浓度在5mol/l时，所述d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度高于6％。

进一步地，所述硝酸银在所述浅棕黄色水凝胶内的最终浓度在0.001-2mg/ml。

进一步地，所述egcg在所述浅棕黄色水凝胶中的最终浓度是0.002-0.2mol/l，所述硝酸银与所述egcg的摩尔浓度比例是≥1：40。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种含银纳米颗粒的超分子水凝胶制备方法包括以下步骤:称取d型fmoc-phe凝胶因子；将所述d型fmoc-phe凝胶因子溶解在ph值为7.4的缓冲液中，得到第一混合溶液，确保所述第一混合溶液中的所述d型fmoc-phe凝胶因子的浓度在6-20mg/ml；将所述第一混合溶液震荡30s，然后在80-100℃加热溶解得到均匀溶液；在所述均匀溶液内加入硝酸银溶液得到热溶液；将所述热溶液放置30min，形成水凝胶，将形成的水凝胶放在光照培养箱中光照2小时，形成浅红水凝胶。

进一步地，所述缓冲液为磷酸氢钠-磷酸二氢钠缓冲液或者tris-盐酸缓冲液；所述第一混合溶液中的所述缓冲液的浓度在0.1-5mol/l；当所述缓冲液的浓度在0.1mol/l时，所述d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度低于10％；当所述缓冲液的浓度在5mol/l时，所述d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度高于6％；所述硝酸银在所述浅棕黄色水凝胶内的最终浓度在0.001-2mg/ml。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于称取d型fmoc-phe凝胶因子，将d型fmoc-phe凝胶因子溶解在ph值为7.4的缓冲液中，得到第一混合溶液，确保第一混合溶液中的所述d型fmoc-phe凝胶因子的浓度在6-20mg/ml，将第一混合溶液震荡30s，然后在80-100℃加热溶解得到均匀溶液，在均匀溶液内加入硝酸银溶液得到热溶液，称取抗坏血酸，采用超纯水溶解得到抗坏血酸溶液；将抗坏血酸溶液加入到热溶液中，混匀后在40-80℃度加热3min，室温放置0.5min-3小时，形成均匀透明浅灰色水凝胶，通过水凝胶中原位制备纳米银颗粒，纳米银颗粒分散均匀且对金黄色葡萄球菌为代表的革兰氏阳性细菌的生长抑制性效果很好。

在超分子水凝胶中制备的银纳米材料，既可以利用银纳米材料的性能同时阻止银纳米材料的团聚，又可以充分利用超分子水凝胶的生物相容性。因此形成的形成超分子杂化水凝胶，在皮肤炎症、妇科疾病等生物医学领域以及食品领域，都将有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例提供的抗坏血酸制备含纳米银水凝胶中银纳米簇扫描电镜图；

图2为本发明实施例提供的抗坏血酸制备含纳米银水凝胶片状纤维扫描电镜图；

图3为本发明实施例提供的是抗坏血酸控制水凝胶中形成纳米银的紫外吸收光谱图；

图4为本发明实施例提供的是抗坏血酸控制水凝胶中形成纳米银的含纳米银水凝胶的透射电镜图；

图5为本发明实施例提供的egcg控制水凝胶中形成纳米银的紫外吸收光谱图；

图6为本发明实施例提供的egcg控制水凝胶中形成纳米银的含纳米银水凝胶的透射电镜图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种含银纳米颗粒的超分子水凝胶制备方法包括以下步骤:

称取d型fmoc-phe凝胶因子。

将d型fmoc-phe凝胶因子溶解在ph值为7.4的缓冲液中，得到第一混合溶液，确保第一混合溶液中的所述d型fmoc-phe凝胶因子的浓度在6-20mg/ml。

将第一混合溶液震荡30s，然后在80-100℃加热溶解得到均匀溶液。

在均匀溶液内加入硝酸银溶液得到热溶液。

称取抗坏血酸，采用超纯水溶解得到抗坏血酸溶液。

将抗坏血酸溶液加入到热溶液中，混匀后在40-80℃度加热3min，室温放置0.5min-3小时，形成均匀透明浅灰色水凝胶。

本申请具体实施方式由于称取d型fmoc-phe凝胶因子，将d型fmoc-phe凝胶因子溶解在ph值为7.4的缓冲液中，得到第一混合溶液，确保第一混合溶液中的所述d型fmoc-phe凝胶因子的浓度在6-20mg/ml，将第一混合溶液震荡30s，然后在80-100℃加热溶解得到均匀溶液，在均匀溶液内加入硝酸银溶液得到热溶液，称取抗坏血酸，采用超纯水溶解得到抗坏血酸溶液；将抗坏血酸溶液加入到热溶液中，混匀后在40-80℃度加热3min，室温放置0.5min-3小时，形成均匀透明浅灰色水凝胶，通过水凝胶中原位制备纳米银颗粒，纳米银颗粒分散均匀且对金黄色葡萄球菌为代表的革兰氏阳性细菌的生长抑制性效果很好。

相较于天然氨基酸类小分子水凝胶，非天然氨基酸类小分子水凝胶即具有小分子容易渗透的能力、又具有在生物体内稳定好的优势。本申请采用的d型fmoc-phe，是合成多肽的主要原料之一，方便易得，且价格便宜。其次，d型的fmoc-phe，是一类非天然的氨基酸，由于目前生物界大部分能够降解氨基酸的酶都是针对l型的氨基酸，适用于d型氨基酸的酶非常少。因此，d型fmoc-phe的性状非常稳定，本申请通过d型fmoc-phe制备的均匀透明超分子水凝胶在长达十个月的放置期间没有的性状变化。

同时，在超分子水凝胶中制备的银纳米材料，既可以利用银纳米材料的性能同时阻止银纳米材料的团聚，又可以充分利用超分子水凝胶的生物相容性。因此形成的形成超分子杂化水凝胶，在皮肤炎症、妇科疾病等生物医学领域以及食品领域，都将有广泛的应用前景。

缓冲液为磷酸氢钠-磷酸二氢钠缓冲液或者tris-盐酸缓冲液；第一混合溶液中的所述缓冲液的浓度在0.1-5mol/l。当缓冲液的浓度在0.1mol/l时，所述d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度低于10％；当缓冲液的浓度在5mol/l时，所述d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度高于6％。

硝酸银在均匀透明浅灰色水凝胶内的最终浓度在0.001-2mg/ml。

抗坏血酸在均匀透明浅灰色水凝胶内的浓度在0.003-1.2mg/ml，所述硝酸银与所述抗坏血酸的摩尔浓度比为1：0.53。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种含银纳米颗粒的超分子水凝胶制备方法包括以下步骤:

称取d型fmoc-phe凝胶因子。

将d型fmoc-phe凝胶因子溶解在ph值为7.4的缓冲液中，得到第一混合溶液，确保第一混合溶液中的d型fmoc-phe凝胶因子的浓度在6-20mg/ml。

将第一混合溶液震荡30s，然后在80-100℃加热溶解得到均匀溶液。

在均匀溶液内加入硝酸银溶液得到热溶液。

取egcg(epigallocatechingallate，即表没食子儿茶素没食子酸酯)溶液加入到热溶液中，混匀后放置0.5min-3小时，形成浅棕黄色水凝胶。

缓冲液为磷酸氢钠-磷酸二氢钠缓冲液或者tris-盐酸缓冲液；第一混合溶液中的缓冲液的浓度在0.1-5mol/l。当缓冲液的浓度在0.1mol/l时，d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度低于10％；当缓冲液的浓度在5mol/l时，d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度高于6％。

硝酸银在浅棕黄色水凝胶内的最终浓度在0.001-2mg/ml。

egcg在浅棕黄色水凝胶中的最终浓度是0.002-0.2mol/l，硝酸银与egcg的摩尔浓度比例是≥1：40。

基于相同的发明构思，一种含银纳米颗粒的超分子水凝胶制备方法包括以下步骤:

称取d型fmoc-phe凝胶因子。

将d型fmoc-phe凝胶因子溶解在ph值为7.4的缓冲液中，得到第一混合溶液，确保第一混合溶液中的所述d型fmoc-phe凝胶因子的浓度在6-20mg/ml。

将第一混合溶液震荡30s，然后在80-100℃加热溶解得到均匀溶液。

在均匀溶液内加入硝酸银溶液得到热溶液。

将热溶液放置30min，形成水凝胶，将形成的水凝胶放在光照培养箱中光照2小时，形成浅红水凝胶。

缓冲液为磷酸氢钠-磷酸二氢钠缓冲液或者tris-盐酸缓冲液；第一混合溶液中的所述缓冲液的浓度在0.1-5mol/l。当缓冲液的浓度在0.1mol/l时，d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度低于10％；当缓冲液的浓度在5mol/l时，所述d型fmoc-phe凝胶因子的质量浓度高于6％；

硝酸银在浅棕黄色水凝胶内的最终浓度在0.001-2mg/ml。

综上，在超分子水凝胶中采用多种方法原位生长银纳米材料。利用超分子水凝胶中空间受限的优势，使用不同的还原方式在同一载体材料中，控制制备银纳米材料。并可将获得的含纳米银的水凝胶用于抑制革兰氏阳性细菌的生长。

为了更清楚本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。

方法一

在电子天平上准确称量0.01gd型的fmoc-phe，加入到透明的塑料离心管中。然后配置0.2m、ph值7.4的磷酸钠-磷酸氢钠缓冲溶液，移取2毫升的缓冲液到离心管中。旋涡振荡器震荡离心管3min，将离心管放入85摄氏度水浴中加热，15min后，d型的fmoc-phe充分溶解，溶解之后加入硝酸银溶液，确保硝酸银的最终浓度为100μg/ml，旋涡振荡器混匀，放置5min后加入抗坏血酸溶液，保证抗坏血酸与硝酸银的摩尔浓度比在1：0.53，旋涡振荡器混匀，60℃加热3min，冷却之后，形成浅灰色水凝胶。将抗坏血酸还原的含纳米银的水凝胶分别采用紫外分光光度计和透射电镜(tem)测试，取适量的浅灰色水凝胶加到载玻片上面，-80摄氏度冰箱冷冻，在冻干机中干燥，并采用场发射扫描电镜(sem)测试。

通过图1所示sem图可以确定水凝胶中形成的银纳米簇是不规则的结构，并且包覆在水凝胶的片状纤维中，图2可以证实银纳米簇周围是分散的水凝胶片状纤维。

方法二

在电子天平上准确称量0.01gd型的fmoc-phe，加入容器。然后配置0.2m、ph值7.4的磷酸钠-磷酸氢钠缓冲溶液，移取2毫升的缓冲液到容器中。旋涡振荡器震荡容器3min，将离心管放入85摄氏度水浴中加热，15min后，d型的fmoc-phe充分溶解，溶解之后加入硝酸银溶液，确保硝酸银的最终浓度为100μg/ml，旋涡振荡器混匀，放置5min后加入egcg溶液，保证egcg的最终浓度在0.2mol/l的，冷却之后，形成浅棕黄色水凝胶。参见图5-6，将egcg还原的含纳米银的水凝胶分别采用紫外分光光度计和透射电镜(tem)测试。图5中可以发现，在300-400mn之间有纳米银特有的紫外吸收峰出现，在图6中可以发现大量银纳米簇在凝胶纤维中出现。

方法三

在电子天平上准确称量0.01gd型的fmoc-phe，加入到透明的塑料离心管中。然后配置0.2m、ph值7.4的磷酸钠-磷酸氢钠缓冲溶液，移取2毫升的缓冲液到离心管中。旋涡振荡器震荡离心管3min，将离心管放入85摄氏度水浴中加热，15min后，d型的fmoc-phe充分溶解，溶解之后加入硝酸银溶液，确保硝酸银的最终浓度为100μg/ml，旋涡振荡器混匀，放置5min后加入抗坏血酸溶液，保证抗坏血酸与硝酸银的摩尔浓度比在1：0.53，旋涡振荡器混匀，60℃加热3min，冷却之后，形成浅灰色水凝胶。参见图3-4，将抗坏血酸还原的含纳米银的水凝胶分别采用紫外分光光度计和透射电镜(tem)测试。图3中可以发现，在400-500mn范围有纳米银特有的紫外吸收峰出现。在图4中可以发现大量银纳米簇在水凝胶中出现。

方法四

在电子天平上准确称量0.01gd型的fmoc-phe，加入到透明的塑料离心管中。然后配置0.2m、ph值7.4的磷酸钠-磷酸氢钠缓冲溶液，移取2毫升的缓冲液到离心管中。旋涡振荡器震荡离心管3min，将离心管放入85摄氏度水浴中加热，15min后，d型的fmoc-phe充分溶解，溶解之后加入硝酸银溶液，确保硝酸银的最终浓度为100μg/ml，旋涡振荡器混匀，冷却之后，将离心管放置在自然光下面照射，照射2小时，形成红色水凝胶。制备金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus，cgmcc1.282)悬液，并以10倍梯度稀释。将制备好的d-fmoc-phe凝胶、含有纳米银的d-fmoc-phe凝胶及空白对照分别置于各稀释度菌悬液中作用一段时间，吸取0.5ml上述混合均匀的菌悬液接种于无菌平板上，37℃培养24h后计数，可以得到加入纳米银之后的水凝胶有明显的抑菌效果要远远优于空白水凝胶和对照组。

由上述可知，将d型fmoc-phe的超分子水凝胶作为载体，硝酸银为原料，分别将抗坏血酸、egcg、自然光作为还原剂，在室温条件下，生理ph7.4条件下，三种还原剂分别还原硝酸银分子，在水凝胶中原位制备银纳米颗粒。在超分子水凝胶中制备的银纳米颗粒粒径分散性好，且粒径在100nm以下，将采用不同方法原位制备的纳米银水凝胶用于抑菌性实验，发现含银的水凝胶抑菌效果良好。该制备方法简单，材料易得，且环境友好。

本发明实施例提供采用三种不同的方式制备原位生长纳米银，在不同的环境中可以采用不同的还原方式，同时，采用的三种还原方式都很温和，制备过程也非常简单，采用的化学试剂及反应过程都安全无污染；更重要的是，通过水凝胶中原位制备的纳米银颗粒，分散均匀且对革兰氏阳性细菌的生长抑制性效果很好。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。