一种广谱抗病毒材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种广谱抗病毒材料及其制备方法和应用，主要为改性氧化石墨烯‑聚乙烯亚胺复合材料广谱抗病毒性能研究及其在防护用品中的应用。本发明专利技术提供的烷基化氧化石墨烯‑聚乙烯亚胺作为广谱抗病毒材料，制备工艺简单，成本低廉，在低浓度下即对多种病毒具有较好灭活性，可使得吸附在防护材料表面的病毒颗粒破裂，失去传染活性，且该材料可喷涂于无纺布、纸张、家具、车内空间等表面，例如涂覆在口罩和防护服上，可对居住空间和移动空间进行长效消毒，并防止感染扩散，提升对医护人员和广大民众的防护力度。

【技术实现步骤摘要】
一种广谱抗病毒材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及材料
，具体涉及石墨烯和聚乙烯亚胺的复合抗病毒材料的制备方法及其应用。
技术介绍
病原性微生物的传播与蔓延已成为全球普遍关注的热点问题，关系到人类健康、经济发展和社会稳定。其中病毒造成的损失极大。病毒可分为DNA病毒和RNA病毒等。冠状病毒属的病毒是正链单股RNA病毒，具有包膜(envelope，也称外套膜)，包膜上存在棘突，直径约80～120nm。冠状病毒是一个大型病毒家族，已知可引起感冒以及中东呼吸综合征(MERS)和严重急性呼吸综合征(SARS)等较严重疾病。为了预防生活环境中各类病原性微生物对人类健康的侵袭，避免由此引发的各种感染性疾病，研制抗病毒材料己成为科研及生产领域的热点课题之一。聚乙烯亚胺(Polyethylenimine，PEI)是一种高分子聚合物，由于其优异的导电性能和生物相容性使其成为固定化酶和电极之间有效的电子传导体。PEI可以分为支化聚乙烯亚胺(也称支链聚乙烯亚胺)和线性聚乙烯亚胺(也称直链聚乙烯亚胺)两大类，分子量从1000Da到1600KDa，其结构均为分子量较大的长链。功能化的PEI材料具有广谱抗病毒性能，可破坏病毒外套膜，导致病毒颗粒裂解，从而抑制病毒的复制和传播，且对人类细胞安全无毒害。目前有报道的具有抗病毒活性的功能化PEI大多为链接在玻璃等基质表面，无法直接应用于织物、塑料、树脂等各种材质，限制了其的广泛应用。氧化石墨烯(GrapheneOxide，GO)是石墨烯(Graphene)的一种重要的衍生物，在生物医药、药物缓释、包装材料等领域有广阔的应用前景。氧化石墨烯具有和石墨烯相似的二维片层结构，比表面积大。GO在碳骨架的二维平面上有大量的含氧基团修饰在表面以及边缘，包括环氧基、羧基和羟基等。这些含氧基团的存在也使得GO在水溶液中具有较好的分散性和稳定性，并因其带有负电荷，具有一定的抗菌、抗病毒作用。但截至目前还未有一种结合氧化石墨烯与聚乙烯亚胺的抗病毒材料的报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种广谱抗病毒材料及其制备方法和应用。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之一是：一种广谱抗病毒材料，所述抗病毒材料为烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-N-PEI)。所述烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-N-PEI)具有多个相同或不同碳链长度的烷基化聚乙烯亚胺单元，所述烷基化聚乙烯亚胺单元中的烷基例如包括C1～C20烷基(优选C4～C20烷基)、C1～C20羟烷基(优选C4～C20羟烷基)或C7～C20芳烷基中的至少一种。所述烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-N-PEI)中，聚乙烯亚胺为分子量包括20～500KDa的直链聚乙烯亚胺(优选22KDa、87KDa、217KDa或500KDa)或分子量为20～1600KDa的支链聚乙烯亚胺(优选70KDa、87KDa或1600KDa)中的至少一种。直链聚乙烯亚胺的抗病毒效果优于支链聚乙烯亚胺。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之二是：一种广谱抗病毒材料的制备方法，对氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-PEI)进行烷基化处理，得到所述烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-N-PEI)。具体地，所述烷基化处理的方法包括：利用烷基化试剂进行氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-PEI)功能化，以氯仿或叔戊醇作为溶剂，加入终浓度为0.01～4M的烷基化试剂，在0～80℃下反应1～48h。所述烷基化试剂包括具有不同碳链长度烷基(C1～C20)的卤代烷类或苯甲酰基烷基化试剂中的至少一种。优选地，所述烷基化试剂为式RX所示的卤代烷，其中，R选自C1～C20烷基(优选C4～C20烷基)、C1～C20羟烷基(优选C4～C20羟烷基)或C7～C20芳烷基；X为Cl、Br或I。一实施例中：所述苯甲酰基烷基化试剂包括芳香酰胺等。进一步地，所述烷基化处理的方法为先用溴代烷或氟代烷处理，再用碘代烷处理。一实施例中：所述氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-PEI)的制备方法包括：聚乙烯亚胺(PEI)水溶液(10～200mg/mL)滴加到氧化石墨烯(GO)水溶液(1～20mg/mL)中，超声5～30min，然后加入碳化二亚胺(EDC)，在室温下搅拌30～180min后，再加入碳化二亚胺(EDC)反应过夜，最后所得溶液加入氯化钠和尿素，离心去除沉淀，收集悬浮液，超滤以完全去除未反应的聚乙烯亚胺(PEI)，得到稳定的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-PEI)；其中，所述10～200mg/mL的聚乙烯亚胺(PEI)水溶液、1～20mg/mL的氧化石墨烯(GO)水溶液、碳化二亚胺(EDC)、氯化钠、尿素的配方比例为9～11mL：10～100mL：200～800mg：2～10g：2～20g。进一步地，第一次加入的碳化二亚胺(EDC)与第二次加入的碳化二亚胺(EDC)的质量比为1:1.5～5。一实施例中：所述氧化石墨烯(GO)水溶液的制备方法包括：Hummer法制备氧化石墨烯，将氧化石墨烯溶解在纯水中，超声分散后得到分散均匀的氧化石墨烯悬浊液，离心之后取上清液即为1～20mg/mL的氧化石墨烯溶液。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之三是：一种广谱抗病毒材料的使用方法，将0.1～500mg/mL的所述烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-N-PEI)的分散液附着于待处理材料。所述待处理材料包括织物、塑料或皮革制品中的至少一种。例如无纺布、熔喷布、手机壳、或车辆内饰等。所述分散液通过浸渍、涂布或喷涂实现在待处理材料上的附着。所述分散液的溶剂为有机溶剂，或不同比例的有机溶剂与水的混合液。所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、四氢呋喃、二甲基亚砜、乙酸乙酯、甲基叔丁基醚、乙醚、甲苯、二氧六环、石油醚、正戊烷、环戊烷、正己烷、环己烷或正庚烷中的至少一种。所述烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-N-PEI)可能通过破坏病毒颗粒的方式发挥抗病毒作用，使病毒失去传染性。所述病毒包括登革热病毒、冠状病毒、肠道病毒、流感病毒、或单纯疱疹病毒中的至少一种。其中，所述冠状病毒例如包括SARS冠状病毒、新型冠状病毒COVID-19或猪肠道致病性冠状病毒等；所述肠道病毒例如包括诺如病毒等；所述流感病毒例如包括H1N1流感病毒等。另外，本专利技术的烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-N-PEI)还具有抗菌活性，细菌包括大肠杆菌或金黄色葡萄球菌中的至少一种。所述烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-N-PEI)与人体皮肤接触安全无毒性。本专利技术的广谱抗病毒材料的物理性能、抗病毒性能等通过以下方法进行测定：物理性能测定：将烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料(GO-N-PEI)分散于有机溶剂中，或分散于一定比例的有机溶剂和水的混合液中，超声0.1～1h以获得0.1～5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种广谱抗病毒材料，其特征在于：所述抗病毒材料为烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种广谱抗病毒材料，其特征在于：所述抗病毒材料为烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料。


2.根据权利要求1所述的广谱抗病毒材料，其特征在于：所述烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料具有多个相同或不同碳链长度的烷基化聚乙烯亚胺单元，所述烷基化聚乙烯亚胺单元中的烷基包括C1～C20烷基、C1～C20羟烷基或C7～C20芳烷基中的至少一种；所述聚乙烯亚胺包括分子量为20～500KDa的直链聚乙烯亚胺或分子量为20～1600KDa的支链聚乙烯亚胺中的至少一种。


3.一种权利要求1或2所述的广谱抗病毒材料的制备方法，其特征在于：对氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料进行烷基化处理，得到所述烷基化的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料。


4.根据权利要求3所述的广谱抗病毒材料的制备方法，其特征在于：所述烷基化处理的方法包括：以氯仿或叔戊醇作为溶剂，加入0.01～2M的烷基化试剂，在0～80℃下反应1～48h。


5.根据权利要求4所述的广谱抗病毒材料的制备方法，其特征在于：所述烷基化试剂为式RX所示的卤代烷，其中，R为C1～C20烷基、C1～C20羟烷基或C7～C20芳烷基；X为Cl、Br或I。


6.根据权利要求3所述的广谱抗病毒材料的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料的制备方法包括：10～200mg/mL的聚乙烯亚胺水溶液滴加到1～20mg/mL的氧化石墨烯水溶液中，超声分散5～30min，然后加入碳化二亚胺，在室温下搅拌30～180min后，再加入碳化二亚胺反应过夜，所得溶液加入氯化钠和尿素，去除沉淀，收集悬浮液...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世珍，段凌暄，刘凯泷，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35