一种天然多功能纳米粒子的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种天然来源的多功能新型纳米颗粒的制备方法及其应用。将从天然植物中提取的纳米颗粒经过化学改性，得到兼具抗菌性和润滑性的双功能粒子。该颗粒与光引发剂、亲水性聚合物单体形成混合溶液，涂覆于高分子材料表面，并在紫外光照射下进行单体的原位聚合形成凝胶涂层。纳米颗粒在单体聚合过程中，可实现对凝胶网络的力学性能增强，并赋予该涂层优异的抗菌特性。同时，该纳米颗粒所具有的高水化能力进一步提高了复合凝胶的亲水性，增强了涂层的润滑性能。了涂层的润滑性能。了涂层的润滑性能。

【技术实现步骤摘要】
一种天然多功能纳米粒子的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，具体为一种天然多功能纳米粒子的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]目前，临床上使用的气管插管、导尿管、胃管、介入导丝等材料均由聚氯乙烯、聚乙烯、硅胶或金属材料制成，此类材料疏水性较高，在临床使用中存在许多“痛点”。例如，气管插管对气道分泌物有粘附性，插管与拔管过程会对气道黏膜、声门产生较大的摩擦刺激或压迫，对患者产生较大不适，甚至会进而引发气道出血、感染等并发症，影响患者痊愈。为了解决这一“痛点”，亲水性润滑涂层被用于此类医疗器械的表面改性处理。此类涂层要求具有良好的生物相容性和力学强度，具有高度润滑性的同时可以承受反复摩擦。同时，具有抗菌性的功能化涂层可以进一步降低感染风险，是临床领域迫切需要的材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种天然多功能纳米粒子的制备方法及其应用，通过改性制备，赋予凝胶涂层抗菌性、高润滑性和力学强度。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案为：
[0005]一种天然多功能纳米粒子的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]1)玉米通过低温研磨、水浸提、酶水解、离心分离、重沉淀得到未经改性的粒子；
[0007]2)对粒子进行表面改性：将未经改性的粒子分散于水溶液中，加入改性剂进行改性；
[0008]得到改性的纳米粒子。
[0009]优选地，所述方法包括以下步骤：所述步骤1)中，低温研磨的温度为
‑r/>20～25℃，时间范围为5
‑
15min；水浸提中，固含量的质量分数为1
‑
5wt％，浸提时间为30
‑
120min，浸提液的pH值6.2
‑
8.2，提取温度为0
‑
25℃。
[0010]温度和时间都是关键条件，效果是避免纳米粒子的结构在提取过程中被破坏。
[0011]优选地，所述步骤1)中，重沉淀过程中，以有机液体或其组合作为沉淀剂，且加入无机盐，提高颗粒纯化产率；
[0012]其中无机盐为溴化钠、氯化锂、氯化钾或溴化钾中的一种或几种，有机液体为乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、四氢呋喃中的一种或几种混合物；适当的无机盐的添加和有机液体的优选可以显著提高纯化产率；
[0013]无机盐占总质量的0.5
‑
2wt％，有机液体体积为待沉淀溶液体积的3
‑
6倍。
[0014]优选地，所述步骤2)中，纳米粒子分散于水溶液中，质量分数范围为1wt％
‑
15wt％，纳米粒子与改性剂的质量比为(1
‑
2.5)：1，改性剂占分散液的总质量分数为1wt％
‑
10wt％。
[0015]优选地，所述步骤2)中，改性剂为3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基铵盐、环氧丙烷基
‑
三甲
基
‑
铵盐、次氯酸盐、高碘酸盐或高锰酸盐或其组合，改性反应时间1
‑
24h，改性反应温度20
‑
40℃。
[0016]改性剂通过与纳米粒子表面的活性羟基反应，将纳米粒子氧化或醚化，从而赋予其优异抗菌性能。
[0017]进一步优选地，所述步骤2)中，3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基铵盐为3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵，环氧丙烷基
‑
三甲基
‑
铵盐为2,3
‑
环氧丙基三甲基氯化铵，次氯酸盐为次氯酸钠或次氯酸钾，高碘酸盐为高碘酸钠，高锰酸盐为高锰酸钾。
[0018]此类改性剂与纳米粒子表面的羟基反应活性较高，能够将纳米粒子氧化或醚化，得到取代度较高的改性纳米粒子，实现其优异抗菌性能。
[0019]所述的天然多功能纳米粒子的制备方法得到的改性纳米粒子用于制备复合凝胶涂料的用途，所述制备复合凝胶涂料包括光引发剂、低聚物单体及上述改性纳米粒子。
[0020]优选地，所述复合凝胶涂料的溶剂为乙醇、乙酸乙酯的一种或者多种；
[0021]所述光引发剂包括硫杂蒽酮、二苯甲酮、蒽醌及其衍生物的一种或多种，其浓度为0.5
‑
10wt％；
[0022]所述单体包括丙烯酰胺、丙烯酸、乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇的一种或多种组合，单体在涂料中的浓度为10
‑
90wt％；
[0023]所述改性纳米粒子的质量分数为0.1
‑
10wt％，将上述组分于室温下在溶剂中通过搅拌器充分混匀。
[0024]纳米粒子的质量分数需要控制在0.1
‑
10wt％的范围内，以保证凝胶涂料具有良好抗菌润滑性能。同时，纳米粒子还会影响整个涂料体系的黏度，其质量分数应在合适范围内以保证后续涂覆的效果。
[0025]所述用途制备的复合凝胶涂料用于制备抗菌性高润滑涂层，复合凝胶涂料在高分子基材上制备抗菌性高润滑涂层；
[0026]高分子基材为聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚硅氧烷中的某一种或若干种；
[0027]复合凝胶涂料涂敷于高分子基材表面后，在紫外光照射下进行固化，固化的时间为30
‑
1800s，紫外光的强度为50
‑
500mW/cm2。
[0028]根据权利要求1
‑
6任意一项所述的方法得到的改性纳米粒子，以及权利要求7
‑
9任意一项所述方法得到的复合凝胶涂料及其高分子抗菌润滑材料，在医疗器械、食品或包装领域的应用。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0030]本专利技术利用一种新型的天然提取物作为纳米功能载体，制备一种具有高强度的抗菌和润滑双功能性的凝胶涂层材料。该材料区别于常规的单功能材料，也区别于引入其他小分子抗生素实现抗菌的方法。传统的抗菌涂层材料，往往在涂层液中加入抗菌剂，如牡丹酚、醋酸氯己定等药物。本专利技术利用天然提取产物经过改性而获取抗菌性能。更为重要的是，该载体不仅可以具有抗菌性，还由于其独特的物理纳米结构和高度枝化的化学结构而具有高水化能力(每个纳米粒子在水中可以结合其质量2.5到3倍的水分子)，该特性可以进一步增强凝胶涂层的亲水润滑性能。同时，其纳米结构分布于涂层网络中，形成纳米颗粒增强效应，实现了涂层力学性能的进一步提高。该专利技术得到的新型凝胶涂层材料具有明显的创新性、工业价值和应用前景。
[0047]以实施例1为基础，重沉淀过程中，不加入无机盐，即步骤2)中不加入溴化钾，其他步骤保持一致，最终得到产物产率为18.86％。
[0048]实施例1
‑2[0049]以实施例1为基础，重沉淀过程中，采用与实施例1不同的有机溶剂配方，即步骤2)中使用乙醇，而不使用异丙醇/丙酮混合物，最终得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然多功能纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）玉米通过低温研磨、水浸提、酶水解、离心分离、重沉淀得到未经改性的粒子；2）对粒子进行表面改性：将未经改性的粒子分散于水溶液中，加入改性剂进行改性；得到改性的纳米粒子。2.根据权利要求1所述天然多功能纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：所述步骤1）中，低温研磨的温度为
‑
30~25℃，时间范围为5
‑
15min；水浸提中，固含量的质量分数为1
‑
5 wt%，浸提时间为30
‑
120min，浸提液的pH值6.2
‑
8.2，提取温度为0
‑
25℃。3.根据权利要求1所述天然多功能纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，重沉淀过程中，加入无机盐和有机液体作为沉淀剂，其中无机盐为溴化钠、氯化锂、氯化钾或溴化钾中的一种或几种，有机液体为乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、四氢呋喃中的一种或几种混合物；无机盐占总质量的0.5
‑
2 wt%，有机液体体积为待沉淀溶液体积的3
‑
6倍。4.根据权利要求1所述天然多功能纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，纳米粒子分散于水溶液中，质量分数范围为1 wt%
‑
15 wt%，纳米粒子与改性剂的质量比为（1
‑
3）：1之间。5.根据权利要求1所述天然多功能纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，改性剂为3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基铵盐、环氧丙烷基
‑
三甲基
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铵盐、次氯酸盐、高碘酸盐或高锰酸盐或其组合，改性反应时间1
‑
24h，改性反应温度20
‑
40℃。6.根据权利要求5所述天然多功能纳米粒子的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹轲，
申请(专利权)人：湖北康泉医疗科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：