一种镓铜合金修饰的超疏水SEBS膜的制备方法

本发明涉及生物材料，特别涉及一种镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法。

背景技术：

1、探索替代的非抗生素方法和多种综合性抗菌策略来有效地对抗细菌耐药性至关重要。

2、自然界中的超疏水抗菌表面可分为抗细菌粘附和杀菌。抗细菌粘附通过超疏水表面抑制细菌附着，杀菌特性指其表面的微/纳米结构可刺穿或拉伸细菌细胞从而对其杀灭。自然界中许多生物都展现出良好的防污抗菌表面特性，如荷叶表面、蜻蜓翅膀、蜥蜴皮肤等。这些天然表面激发了研究人员设计开发具有疏液性、抗菌表面材料的灵感。因此，结合材料表面超疏水结构特性构建自清洁抗菌表面逐渐成为解决细菌感染的研究重点。

3、金属离子作为抗菌剂在抗菌领域的应用已经引起了人们的广泛关注。铜离子具有高效的抗菌特性，并且已被用于一系列应用数千年。值得注意的是，液态金属（主要是镓和镓基合金），作为一种新型抗菌材料，由于其高流动性、优异的导热性、低细胞毒性和生物相容性，越来越多的应用在生物医学领域，如药物递送，神经连接和肿瘤治疗。之前的研究已经证明了ga对多种病原体表现出适度的抗菌活性，ga3+具有独特的作用机制，可以破坏细菌铁代谢，从而降低细菌耐药性的发展，使其成为传统抗生素的潜在替代品，以实现有效的灭菌。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，将液态金属(galm)颗粒作为铜的载体，通过在超疏水sebs膜上修饰镓铜合金，赋予该膜稳定结构的同时，使其具备高效杀菌和抑制细菌粘附的双重功能，具有较为广阔的应用前景。

2、技术方案：本发明提供了一种镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一、制备超疏水sebs膜；

4、步骤二、将液态金属加入到分散剂中，超声，得镓颗粒悬浮液；接着将所述超疏水sebs膜置于所述镓颗粒悬浮液中浸泡，烘干，得镓涂层修饰的sebs膜；所述液态金属为镓、镓铟合金或镓铟锡合金中的任意一种；

5、步骤三、将镓涂层修饰的sebs膜置于铜离子溶液中浸泡后取出，清洗、干燥，得镓铜合金修饰的超疏水sebs膜。

6、进一步地，步骤一中，所述超疏水sebs膜的具体制备方法为：

7、s1. 将sebs粉末溶解于良溶剂中，接着加入不良溶剂混合，搅拌，得混合溶液；

8、s2. 将混合溶液涂覆于基底材料表面，待良溶剂挥发后，将膜置于醇溶液中超声，干燥，得超疏水sebs膜。

9、进一步地，s1中，所述良溶剂为甲苯、二甲苯或环己烷中的任意一种；

10、s1中，所述不良溶剂为环己醇、正癸醇或二甘醇的任意一种；

11、s2中，所述醇溶液为乙醇、正丁醇或丙醇的任意一种。

12、进一步地，s1中，所述sebs粉末与良溶剂的质量体积比为10∶1-1∶10；

13、s1中，所述良溶剂与不良溶剂的体积比为1∶3-10∶3。

14、优选地，s1中，所述搅拌的具体条件为：搅拌温度为20-35℃，搅拌转速为100-400r/min，搅拌时间为1-4h；

15、s2中，所述挥发的具体条件为：挥发温度为20-35℃，挥发时间为3-24 h；

16、s2中，所述超声的具体条件为：超声温度为20-35℃，超声时间为10-30min；

17、s2中，所述干燥的具体条件为：干燥温度为30-40℃，干燥时间为12-48h。

18、进一步地，步骤二中，所述镓颗粒悬浮液的浓度为0.1％-1％。

19、进一步地，步骤二中，所述分散剂为无水乙醇、超纯水或无水乙醇与超纯水1:1的混合溶液中的任意一种。

20、进一步地，步骤三中，所述铜离子溶液为氯化铜溶液、硫酸铜溶液或硝酸铜溶液中的任意一种，所述铜离子溶液的浓度为0.1-1 m。

21、优选地，步骤三中，所述浸泡的时间为1-12 h。

22、优选地，步骤三中，所述干燥的具体条件为：干燥温度为50-75℃，干燥时间为3-6h。

23、本发明制备的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的合成思路和原理如下：

24、铜离子虽然具有高效的抗菌特性，但是其细胞毒性较高且对sebs膜的粘附性较低。根据mott-cabrera理论，电子转移会使得金属在表面自发形成一层约3 nm厚的天然氧化物。由于氧化层很薄，作为电子供体的液态金属和作为电子受体的cu2+之间的标准还原电位存在显著差异。因此，受标准还原电位相对于标准氢电极的影响，galm氧化物表面会发生热力学自发反应，铜粒子与氧化物表面形成牢固的金属键，从而导致cu晶体形成并附着在galm氧化物表面。所以，本发明创造性地利用被氧化层包裹的镓颗粒优异的粘附能力，将其作为cu和超疏水sebs膜之间的粘附层，并在galm氧化物表面形成铜微米晶体。一方面，铜微米晶体的形成显著减轻了铜毒性，改善了生物相容性，减轻炎症；另一方面，被氧化层包裹的镓颗粒优异的粘附能力，可实现cu和超疏水sebs膜之间的稳固结合；另外，ga3+对多种细菌也存在一定的抗菌效果，ga3+与cu2+对超疏水sebs膜的双层修饰，实现了ga3+和cu2+的协同抗菌作用；而超疏水结构sebs膜的构建也可以防止或限制细菌与sebs膜表面的接触，进一步阻止细菌生物膜的形成，达到减少细菌粘附的目的。因此，本发明制备的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜，实现了优异的抗菌性能和生物相容性。

25、有益效果：与现有技术相比，本发明制备的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜，通过在超疏水sebs膜上修饰镓铜合金，将液态金属(galm)颗粒作为铜的载体，利用电替换工艺将cu2+转化为cu晶体的同时，以被氧化层包裹的ga颗粒作为cu和超疏水sebs膜之间的粘附层。本发明方法简单易行，工艺简单，充分利用超疏水表面结构、电流置换反应工艺的制备优势，制备的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜结构稳定，具备高效杀菌和抑制细菌粘附的双重功能，且不易产生细菌耐药性，对改善医用生物材料抗菌性能，避免细菌感染及患者的健康有着至关重要的影响，具有较为广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述超疏水sebs膜的具体制备方法为：

3.根据权利要求2所述的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于：s1中，所述良溶剂为甲苯、二甲苯或环己烷中的任意一种；

4.根据权利要求2所述的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于：s1中，所述sebs粉末与良溶剂的质量体积比为10∶1-1∶10；

5.根据权利要求2所述的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于：s1中，所述搅拌的具体条件为：搅拌温度为20-35℃，搅拌转速为100-400 r/min，搅拌时间为1-4h；

6.根据权利要求1所述的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述镓颗粒悬浮液的浓度为0.1％-1％。

7.根据权利要求1所述的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述分散剂为无水乙醇、超纯水或无水乙醇与超纯水1:1的混合溶液中的任意一种。

8. 根据权利要求1所述的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述铜离子溶液为氯化铜溶液、硫酸铜溶液或硝酸铜溶液中的任意一种，所述铜离子溶液的浓度为0.1-1 m。

9. 根据权利要求1所述的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述浸泡的时间为1-12 h。

10. 根据权利要求1所述的镓铜合金修饰的超疏水sebs膜的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述干燥的具体条件为：干燥温度为50-75℃，干燥时间为3-6 h。

技术总结
本发明涉及生物材料技术领域，公开了一种镓铜合金修饰的超疏水SEBS膜的制备方法，具体步骤为：步骤一、制备超疏水SEBS膜；步骤二、将液态金属加入到分散剂中，超声，得镓颗粒悬浮液；接着将所述超疏水SEBS膜置于所述镓颗粒悬浮液中浸泡，烘干，得镓涂层修饰的SEBS膜；所述液态金属为镓、镓铟合金或镓铟锡合金中的任意一种；步骤三、将镓涂层修饰的SEBS膜置于铜离子溶液中浸泡后取出，清洗、干燥，得镓铜合金修饰的超疏水SEBS膜。本发明将液态金属(GaLM)颗粒作为铜的载体，通过在超疏水SEBS膜上修饰镓铜合金，赋予该膜稳定结构的同时，使其具备高效杀菌和抑制细菌粘附的双重功能，具有较为广阔的应用前景。

技术研发人员：马思斯,叶玮,李莹,孙静,柳森,张超,刘静静
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：
技术公布日：2025/1/6