【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料，特别涉及一种大蒜碳点及其制备方法与抗菌应用。
技术介绍
1、在当前社会环境下，细菌感染对人类健康造成了严重威胁。传统抗菌药物的长期使用容易使细菌产生耐药性，导致抗菌效果逐渐减弱。因此，迫切需要开发新型、高效、安全的抗菌材料。
2、碳点作为一种新型的碳纳米材料，具有优异的光学性能、良好的生物相容性和低毒性等特点，在生物医学、环境监测、光催化等领域具有广泛的应用前景。目前，碳点的制备方法主要有电弧放电法、激光消融法、化学氧化法、水热法等。然而，这些方法存在着制备过程复杂、成本高、产物纯度低等问题。因此，开发一种简单、高效、低成本的碳点制备方法具有重要的现实意义。
3、目前，大多数碳点的制备方法需要使用有毒有害的化学试剂，不仅成本较高，还对环境不友好。大蒜是一种常见的调味品和中药材，具有抗菌、抗病毒、抗氧化等多种生物活性。近年来，研究发现大蒜中含有丰富的碳源，可以作为制备碳点的原料。传统水热法制备大蒜碳点虽有一定成效，但也存在一些不足，如碳点活性低。
技术实现思路
1、专利技术目的：本发的第一目的为提供一种提高大蒜碳点活性的大蒜碳点；本专利技术的第二目的为提供所述大蒜碳点的制备方法；本专利技术的第三目的为提供所述大蒜碳点在抗菌中的应用。
2、技术方案：本专利技术所述的大蒜碳点的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将大蒜果肉处理得到大蒜粉末，然后加入水和乙醇的混合溶液中混合均匀，得到大蒜悬浮液；
4、(2)
5、(3)将大蒜碳点溶液透析，去除杂质，最后干燥去除溶剂，得到粉末状大蒜碳点。
6、优选的，步骤(1)中，所述大蒜果肉处理为：将大蒜去皮后得到果肉，洗净、粉碎。
7、优选的，步骤(1)中，所述大蒜粉末在水和乙醇中的浓度为每50～100ml混合溶剂对应1.0～2.0g大蒜粉末。
8、优选的，所述水为去离子水。
9、优选的，步骤(2)中，水和乙醇的体积比为1﹕1～1.5。
10、优选的，步骤(2)中，所述反应的温度为180～200℃。
11、优选的，步骤(2)中，所述反应时间为10～12小时。
12、在混合溶剂热反应条件下，大蒜中的有机成分如多糖、蛋白质等在高温高压的环境中发生复杂的化学反应。这些有机成分逐渐分解、碳化，形成具有纳米尺寸的碳点结构。混合溶剂热反应提供了一个相对封闭的环境，有利于反应的进行和产物的形成。同时，高温能够促进化学键的断裂和重组，而高压则有助于物质的扩散和反应速率的提高。
13、优选的，步骤(3)中，所述透析的时间为36～48小时。
14、透析的目的是去除反应产物中的杂质。在透析过程中，利用半透膜的选择性透过原理，小分子物质如未反应的原料、副产物等可以通过半透膜，而大蒜碳点由于其相对较大的尺寸无法通过半透膜，从而实现杂质的去除，得到纯净的大蒜碳点溶液。
15、一种大蒜碳点，采用本所述的大蒜碳点的制备方法制备得到。
16、本专利技术所述的大蒜碳点在抗菌中的应用。
17、所述菌为大肠杆菌或金黄色葡萄球菌。
18、所述菌对大肠杆菌或金黄色葡萄球菌的杀菌效率大于99％。
19、专利技术机理：本专利技术的制备方法中，通过选择溶剂水和乙醇，制备得到的大蒜碳点的极性、活性、表面基团不同。这是由原料的特性决定的。首先是大蒜特性，大蒜中含有大量的有机物质，如碳水化合物、蛋白质等，这些有机成分富含碳元素，是形成碳点的碳源基础。同时，大蒜本身还含有氮、硫等杂原子，在热解等过程中能够自然掺杂到碳点结构中，赋予碳点特殊的性能，如增强荧光特性、改变表面电荷分布等。作为天然生物质，其来源广泛、成本低廉，且生物相容性好，用其制备的碳点在生物医学等领域应用时具有较低的毒性风险。其次是水和乙醇混合溶剂的特性，水是一种极性溶剂，能够溶解大蒜中的许多水溶性成分；乙醇也是一种常见的有机溶剂，对大蒜中的一些有机成分具有较好的溶解性。二者混合后，能够更充分地溶解大蒜中的各种成分，使反应体系更加均匀，有利于碳点的形成。混合溶剂为反应提供了一个适宜的介质环境，促进大蒜中的有机成分在加热等条件下发生分解、聚合等反应。水和乙醇的混合比例可以调节反应的速率和产物的性质，例如，适当增加乙醇的比例可能会提高某些有机成分的溶解度，从而影响碳点的尺寸和表面性质。
20、反应过程机理：在一定的温度条件下，大蒜中的有机成分开始发生热解反应，大分子的有机物质逐渐分解成小分子的化合物，随着温度的升高，这些小分子进一步发生碳化反应，形成碳核。碳核在形成过程中，会逐渐形成类似石墨的微晶结构，这是碳点具有荧光特性的重要基础。同时，大蒜中原本存在的氮、硫等杂原子会在碳化过程中掺杂到碳核中，改变碳点的电子结构，使其具有特殊的光学和电学性质。水和乙醇分子在反应过程中会与碳点表面相互作用，对碳点表面进行钝化。乙醇分子中的羟基等官能团可以与碳点表面的不饱和键结合，减少表面缺陷，提高碳点的稳定性和荧光量子产率。反应体系中的水和乙醇还会促使大蒜中的一些成分在碳点表面形成丰富的官能团，如羟基、羧基、氨基等。这些官能团不仅可以提高碳点的水溶性，还能为碳点提供更多的反应活性位点。
21、大蒜碳点的抗菌机理：
22、(1)破坏细菌细胞膜
23、大蒜碳点可能通过与细菌细胞膜相互作用，破坏细胞膜的完整性。碳点的纳米尺寸使其能够与细菌细胞膜紧密接触，影响细胞膜的通透性，导致细胞内物质泄漏，从而抑制细菌的生长。可能通过静电作用吸附在细菌细胞膜表面，改变细胞膜的电位，干扰细胞膜的正常功能。
24、(2)产生活性氧物种(ros)
25、大蒜碳点在一定条件下可能产生活性氧物种，如超氧阴离子、羟基自由基等。这些活性氧物种具有强氧化性，能够攻击细菌细胞内的生物分子，如蛋白质、核酸等，破坏细菌的代谢功能，从而起到抗菌作用。
26、(3)干扰细菌代谢过程
27、大蒜碳点可能进入细菌细胞内，干扰细菌的代谢过程。例如，影响细菌的呼吸作用、能量代谢、蛋白质合成等关键代谢途径，从而抑制细菌的生长和繁殖。
28、综上所述，本专利技术通过混合溶剂热反应制备大蒜碳点，利用其独特的物理化学性质实现了良好的抗菌效果。这种绿色、环保、低成本的制备方法和抗菌应用为解决细菌感染问题提供了新的思路和方法。
29、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)通过选用乙醇和水作为反应溶剂，得到的大蒜碳点的活性提高；(2)经过制备得到的大蒜碳点具有良好的稳定性，在不同的环境条件下(如温度、湿度等)能够保持其抗菌性能和物理化学性质，不易发生团聚现象，分散性良好，便于在各种材料中进行应用；(3)本方法制备得到的大蒜碳点对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌能力均大于99％；(4)制备方法产率高，可以达到50％以上，有利于降低生产成本；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大蒜碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大蒜碳点的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，水和乙醇的体积比为1﹕1～1.5。
3.根据权利要求1所述的大蒜碳点的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述大蒜粉末在水和乙醇中的浓度为每50～100mL混合溶剂对应1.0～2.0g大蒜粉末。
4.根据权利要求1所述的大蒜碳点的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的温度为180～200℃。
5.根据权利要求1所述的大蒜碳点的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述透析的时间为36～48小时。
6.根据权利要求1所述的大蒜碳点的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述干燥为冷冻干燥。
7.一种大蒜碳点，其特征在于，采用权利要求1～6任一所述的大蒜碳点的制备方法制备得到。
8.一种权利要求7所述的大蒜碳点在抗菌中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述菌为大肠杆菌或金黄色葡萄球菌。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所
...【技术特征摘要】
1.一种大蒜碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大蒜碳点的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，水和乙醇的体积比为1﹕1～1.5。
3.根据权利要求1所述的大蒜碳点的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述大蒜粉末在水和乙醇中的浓度为每50～100ml混合溶剂对应1.0～2.0g大蒜粉末。
4.根据权利要求1所述的大蒜碳点的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的温度为180～200℃。
5.根据权利要求1所述的大蒜碳点的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：李培礼，赵淦，周维新，黄盈莹，张思雨，柯香，陈君华，李子荣，
申请(专利权)人：安徽科技学院，
类型：发明
国别省市：
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