杀菌剂及其制备方法和应用

技术领域

本申请涉及医用材料技术领域，尤其涉及杀菌剂及其制备方法和应用。

背景技术

抗生素的长期不规范使用，导致了各种耐药细菌的产生，其中，最严重的是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicilin-resistant Staphylococcusaureus,MRSA)。近年来，MRSA检出率呈上升趋势，可导致中毒休克综合症和化脓性感染等疾病，普通抗菌药物治疗无效，病死率高。因此研发能有效控制耐药细菌感染的试剂成为亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种杀菌剂及其制备方法，该杀菌剂能够在近红外二区光的照射下，释放碘和银离子，从而产生杀菌效果，同时近红外二区光的光热转化率高，杀菌效果优异，并且该杀菌剂毒性小，作用范围广，且不易使微生物产生耐药性，具有广泛的应用前景。

第一方面，本申请提供了一种杀菌剂，按质量百分比计，包括：

聚维酮碘 1％-20％

Au@Ag纳米颗粒 1％-10％

余量为助剂。

在本申请中，该杀菌剂能够在近红外二区光(1000nm-1700nm)的照射下，使得Au@Ag纳米颗粒的内层金产生光热效应，触发外层银的释放，并且随着Ag

可选的，所述Au@Ag纳米颗粒包括金纳米棒内核和包覆所述金纳米棒内核的银壳层，所述金纳米棒内核的纵横比为4-8。

进一步的，所述银壳层的厚度为1nm-20nm。

可选的，所述聚维酮碘和所述Au@Ag纳米颗粒的质量比为(0.5-5)：1。

可选的，所述助剂包括溶剂、润滑剂、乳化剂和凝胶剂中的至少一种。

进一步的，所述润滑剂包括凡士林、丙二醇、丙三醇和聚乙二醇中至少一种；所述乳化剂包括壬苯醇醚、月桂醇聚氧乙烯醚、硬脂醇聚醚-2和聚山梨醇酯中的至少一种；所述凝胶剂包括羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、黄原胶、海藻酸钠、卡拉胶和瓜尔胶中的至少一种。

更进一步的，按质量百分比计，所述杀菌剂包括：

余量为水。

本申请提供的一种杀菌力强、毒性低、广谱触杀型的杀菌消毒试剂，该杀菌剂能够通过近红外二区光触发强的杀菌消毒作用，同时不易使微生物产生耐药性，具有广泛的应用前景。

第二方面，本申请提供了一种杀菌剂的制备方法，包括：

将聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒和助剂混合均匀，得到杀菌剂，其中，所述聚维酮碘的质量占比为1％-20％，所述Au@Ag纳米颗粒的质量占比为1％-10％。

可选的，所述Au@Ag纳米颗粒的制备包括：向含金纳米棒的溶液中加入第一表面活性剂溶液、第一银源溶液和第一还原剂溶液，经反应制得所述Au@Ag纳米颗粒，其中，所述含金纳米棒的溶液、所述第一表面活性剂溶液、所述第一银源溶液和所述第一还原剂溶液的摩尔比为(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20)。

进一步的，所述金纳米棒的制备包括：

将第一金源溶液、第二表面活性剂溶液和第二还原剂溶液混合，形成种子溶液，其中，所述第一金源溶液、所述第二表面活性剂溶液和所述第二还原剂溶液的摩尔比为(0.01-2000):(0.01-2000):(0.01-2000):(0.01-2000)；

将第二金源溶液、第三表面活性剂溶液、第二银源溶液和第三还原剂溶液混合形成生长溶液，其中，所述第二金源溶液、所述第三表面活性剂溶液、所述第二银源溶液和所述第三还原剂溶液的摩尔比为(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20)；

将所述生长溶液和所述种子溶液混合，经反应得到所述金纳米棒，其中，所述生长溶液和所述种子溶液的体积比为(0.01-2000)。

本申请提供的杀菌剂的制备方法简单，操作方便，能够进行大规模生产，有利于其广泛应用。

第三方面，本申请提供了第一方面所述的杀菌剂或第二方面所述的制备方法制得的杀菌剂在光热治疗材料中的应用。

在本申请中，该杀菌剂杀菌效果优异、毒性低并且作用范围广，能够提升光热治疗材料的效果，在光热治疗材料中具有优异的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为含实施例1杀菌剂的平板生长MRSA的结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种杀菌剂，按质量百分比计，包括：

聚维酮碘 1％-20％

Au@Ag纳米颗粒 1％-10％

余量为助剂。

在本申请中，该杀菌剂能够在近红外二区光(1000nm-1700nm)的照射下，使得Au@Ag纳米颗粒的内层金产生光热效应，触发外层银的释放，并且随着Ag

在本申请中，该杀菌剂不易使微生物产生耐药性，相较于抗生素来说，本申请提供的杀菌剂能够在生物医药领域中广泛应用，同时不用担心耐药性以及产生耐药微生物的问题。

在本申请中，该杀菌剂中各组分的刺激性小、毒性低，杀菌剂安全可靠、作用持久，可以直接用于皮肤、黏膜等表面，应用前景广泛。

在本申请中，杀菌剂在近红外二区光照射下产生杀菌作用，相较于近红外一区光(650nm-950nm)，近红外二区光具有更高的光热阈值和更好的组织穿透能力，具有更佳的光热治疗的效果。

在本申请中，聚维酮碘是元素碘和聚合物载体相结合而成的疏松复合物，聚维酮起载体和助溶作用。聚维酮碘对皮肤、黏膜刺激小，无腐蚀作用，毒性低。杀菌剂中包括了质量占比为1％-20％的聚维酮碘，从而可以在使用过程中缓慢释放游离碘，从而起到长期的杀菌消毒作用，并且与Au@Ag纳米颗粒协同作用，提升杀菌效果和效率。在本申请一实施例中，杀菌剂中包括了质量占比为5％-18％的聚维酮碘，从而提高释放的游离碘的量，加强杀菌作用。进一步的，杀菌剂中包括了质量占比为6％-15％的聚维酮碘，从而进一步提高杀菌效果。具体的，杀菌剂中聚维酮碘的质量占比可以但不限于为2％、3％、4.5％、5％、7％、8％、10％、13％、14％、16％或19％。

在本申请中，Au@Ag纳米颗粒是以金为核、银为壳的纳米颗粒。杀菌剂中包括了质量占比为1％-10％的Au@Ag纳米颗粒，该Au@Ag纳米颗粒在近红外二区光的照射下，内层金产生光热效应，触发外层Ag

在本申请一实施方式中，杀菌剂包括质量占比为5％-18％的聚维酮碘、质量占比为2％-7％的Au@Ag纳米颗粒，以及余量的助剂。

在本申请另一实施方式中，杀菌剂包括质量占比为6％-15％的聚维酮碘、质量占比为3％-6％的Au@Ag纳米颗粒，以及余量的助剂。

在本申请另一实施方式中，杀菌剂包括质量占比为7％-13％的聚维酮碘、质量占比为3.5％-5％的Au@Ag纳米颗粒，以及余量的助剂。

在一具体实施例中，杀菌剂包括质量占比为5％的聚维酮碘、质量占比为2.5％的Au@Ag纳米颗粒，以及余量的助剂。

在另一具体实施例中，杀菌剂包括质量占比为17％的聚维酮碘、质量占比为5％的Au@Ag纳米颗粒，以及余量的助剂。

在另一具体实施例中，杀菌剂包括质量占比为8％的聚维酮碘、质量占比为1.5％的Au@Ag纳米颗粒，以及余量的助剂。

在本申请实施方式中，Au@Ag纳米颗粒包括金纳米棒内核和包覆金纳米棒内核的银壳层，金纳米棒内核的纵横比为4-8。通过控制金纳米棒内核的纵横比，使得该Au@Ag纳米颗粒的局域表面等离子体共振(LSPR)最大吸收峰波长在近红外二区，从而提升了在近红外二区光照射下Ag

在本申请中，银壳层包覆金纳米棒内核，在近红外二区光的照射下可以释放Ag

在本申请中，Au@Ag纳米颗粒的尺寸可以根据需要进行选择。在本申请一实施方式中，Au@Ag纳米颗粒的长度为10nm-200nm。既能够发挥Au@Ag纳米颗粒的杀菌作用，同时尺寸适宜，有利于Au@Ag纳米颗粒在杀菌剂中的均匀分散。具体的，Au@Ag纳米颗粒的长度可以但不限于为10nm、20nm、30nm、50nm、75nm、90nm、100nm、130nm、150nm、170nm或200nm。

在本申请实施方式中，Au@Ag纳米颗粒还包括包覆银壳层的金壳层。从而在近红外二区光的照射下，金壳层产生光热效果使得微生物细胞发生消融，同时随着金壳层的熔化，银壳层开始暴露，并产生Ag

在本申请实施方式中，聚维酮碘和Au@Ag纳米颗粒的质量比为(0.5-5)：1。从而进一步提升聚维酮碘和Au@Ag纳米颗粒的协同作用，使得杀菌剂的杀菌作用增强。进一步的，聚维酮碘和Au@Ag纳米颗粒的质量比为(0.8-4)：1。更进一步的，聚维酮碘和Au@Ag纳米颗粒的质量比为(1-3.5)：1。具体的，聚维酮碘和Au@Ag纳米颗粒的质量比可以但不限于为0.5:1、0.6:1、0.8:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、4:1或5:1。

在本申请实施方式中，助剂包括溶剂、润滑剂、乳化剂和凝胶剂中的至少一种。润滑剂用于提升杀菌剂的润滑感，乳化剂用于使杀菌剂各成分能够充分混合并均匀分散其中，凝胶剂用于使杀菌剂呈凝胶状剂型。在一实施例中，溶剂可以包括水，来源丰富且安全可靠。在另一实施例中，分散剂包括凡士林、丙二醇、丙三醇和聚乙二醇中至少一种。具体的，可以但不限于为医用凡士林。在另一实施例中，乳化剂包括壬苯醇醚、月桂醇聚氧乙烯醚、硬脂醇聚醚-2和聚山梨醇酯中的至少一种。在另一实施例中，凝胶剂包括羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、黄原胶、海藻酸钠、卡拉胶和瓜尔胶中的至少一种。

在本申请中，杀菌剂的剂型可以根据需要进行选择，具体的，可以但不限于为溶液型、胶体溶液型、乳剂型、混悬型、气体分散型等，进一步的可以通过所需剂型选择助剂的类型。在一实施例中，可以将杀菌剂制成乳剂型，得到乳状的杀菌剂。在另一实施例中，可以将杀菌剂经喷雾干燥制成颗粒状，再装入喷雾器中，得到杀菌喷雾剂。

在本申请实施方式中，杀菌剂包括质量占比为1％-20％的聚维酮碘、质量占比为1％-10％的Au@Ag纳米颗粒、质量占比为2％-10％的凡士林、质量占比为1％-5％的壬苯醇醚以及余量的水。聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒、凡士林以及壬苯醇醚能够分散在水中，同时壬苯醇醚作为非离子型表面活性剂能够使得聚维酮碘和Au@Ag纳米颗粒在杀菌剂中均匀分散，并且凡士林提升杀菌剂的润滑保湿效果，更有利于应用。进一步的，杀菌剂包括质量占比为5％-18％的聚维酮碘、质量占比为2％-7％的Au@Ag纳米颗粒、质量占比为3％-7％的凡士林、质量占比为2％-5％的壬苯醇醚以及余量的水。更进一步的，杀菌剂包括质量占比为6％-15％的聚维酮碘、质量占比为3％-6％的Au@Ag纳米颗粒、质量占比为3.5％-5％的凡士林、质量占比为3％-4.5％的壬苯醇醚以及余量的水。

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌是临床上常见的毒性较强的细菌，MRSA感染的治疗是临床十分棘手的难题之一，关键是其对许多抗生素有多重耐药，例如对复方磺胺甲噁唑、利福平、环丙沙星、四环素、庆大霉素、克林霉素、红霉素、青霉素、氯霉素等。本申请提供的杀菌剂在近红外二区光的照射下，温度缓慢升高，触发游离的Ag

本申请还提供了一种杀菌剂的制备方法，包括：将聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒和助剂混合均匀，得到杀菌剂，其中，聚维酮碘的质量占比为1％-20％，Au@Ag纳米颗粒的质量占比为1％-10％。

在本申请实施方式中，Au@Ag纳米颗粒的制备方法包括：在金纳米棒表面生长银壳层，得到Au@Ag纳米颗粒。

在本申请一实施方式中，向含金纳米棒的溶液中加入第一表面活性剂溶液、第一银源溶液和第一还原剂溶液，经反应制得Au@Ag纳米颗粒，其中，含金纳米棒的溶液、第一表面活性剂溶液、第一银源溶液和第一还原剂溶液的摩尔比为(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20)。进一步的，含金纳米棒的溶液、第一表面活性剂溶液、第一银源溶液和第一还原剂溶液的摩尔比为(0.5-15):(0.5-15):(0.5-15):(0.5-15)。更进一步的，含金纳米棒的溶液、第一表面活性剂溶液、第一银源溶液和第一还原剂溶液的摩尔比为(2-10):(2-10):(2-10):(2-10)。在一实施例中，金纳米棒溶液的浓度为4μg/mL-10μg/mL，第一表面活性剂溶液的浓度为0.01wt％-10wt％，第一银源溶液的浓度为0.01mmol/L-20mmol/L，第一还原剂溶液的浓度为0.01mol/L-2mol/L。在一实施例中，金纳米棒溶液的体积为0.1mL-20mL，第一表面活性剂溶液的体积为0.1mL-20mL，第一银源溶液的体积为0.5mL-3mL，第一还原剂溶液的体积为0.1mL-2mL。具体的，第一表面活性剂溶液可以但不限于为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液，第一银源溶液可以但不限于为硝酸银(AgNO

在本申请一实施方式中，金纳米棒的制备包括：将第一金源溶液、第二表面活性剂溶液和第二还原剂溶液混合，形成种子溶液，其中，第一金源溶液、第二表面活性剂溶液和第二还原剂溶液的摩尔比为(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20)；将第二金源溶液、第三表面活性剂溶液、第二银源溶液和第三还原剂溶液混合形成生长溶液，其中，第二金源溶液、第三表面活性剂溶液、第二银源溶液和第三还原剂溶液的摩尔比为(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20):(0.1-20)；将生长溶液和种子溶液混合，经反应得到金纳米棒，其中，生长溶液和种子溶液的体积比为(0.1-10):(0.1-10)。进一步的，第一金源溶液、第二表面活性剂溶液和第二还原剂溶液的摩尔比为(0.5-15):(0.5-15):(0.5-15):(0.5-15)，第二金源溶液、第三表面活性剂溶液、第二银源溶液和第三还原剂溶液的摩尔比为(0.5-15):(0.5-15):(0.5-15):(0.5-15)，生长溶液和种子溶液的体积比为(1-8):(1-8)。在一实施例中，第一金源溶液的浓度为0.1mmol/L-10mmol/L，第二表面活性剂溶液的浓度为0.01mmol/L-0.5mmol/L，第二还原剂溶液的浓度为0.01mmol/L-0.5mmol/L，第二金源溶液的浓度为0.01mmol/L-0.5mmol/L，第三还原剂溶液的浓度为0.1mmol/L-10mmol/L，第二银源溶液的浓度为0.1mmol/L-10mmol/L，第三还原剂溶液的浓度为0.1mmol/L-10mmol/L。具体的，第一金源溶液和第二金源溶液可以但不限于为四氯金酸(HAuCl

在本申请一实施例中，金纳米棒的制备包括将第一金源溶液和第二表面活性剂溶液混合后，搅拌至金黄色；再加入新鲜冰冻的第二还原剂溶液和碱液，剧烈搅拌至棕色，然后静置得到种子溶液；将第二金源溶液和第三表面活性剂溶液混合后，搅拌至金黄色，加入第二银源溶液、盐酸和第三还原剂溶液，剧烈搅拌至无色，形成生长溶液；将生长溶液和种子溶液混合，静置反应制得金纳米棒。在本申请另一实施例中，将金纳米棒分散在水中，得到含金纳米棒的溶液；向含金纳米棒的溶液中加入第一表面活性剂溶液；再依次加入第一银源溶液、第一还原剂溶液混合碱液，剧烈搅拌后溶液的颜色从金黄色变为绿色，表面银层在金棒表面形成，得到Au@Ag纳米颗粒。具体的，银层的厚度可通过第一银源的量来调节。

在本申请实施方式中，Au@Ag纳米颗粒的制备方法还包括在银壳层的表面生长金壳层。在一实施例中，通过在含Au@Ag纳米颗粒的溶液中加入表面活性剂、还原剂和金源，反应制得金壳层。具体的，表面活性剂、还原剂和金源可以但不限于选择上述提到的表面活性剂、还原剂和金源。

本申请提供的杀菌剂的制备方法简单，操作方便，能够进行大规模生产，有利于其广泛应用。

本申请还提供了上述杀菌剂在光热治疗材料中的应用。在本申请中，该杀菌剂杀菌效果优异、毒性低并且作用范围广，能够提升光热治疗材料的效果，在光热治疗材料中具有优异的应用价值。

实施例1

将0.3645g CTAB溶于5mL去离子水中，加入5mL 1mM的HAuCl

将0.2916g CTAB溶于8mL去离子水中，加入0.5mL 10mM的HAuCl

将5mL 1wt％的PVP溶液与1mL含金纳米棒的溶液混合搅拌；依次加入1mL1mM的AgNO

将医用凡士林投入烧杯中并放在磁力搅拌加热器上，升温至凡士林全部熔化，然后向其中缓慢滴加壬苯醇醚，并搅拌使其混合均匀，然后降温至50℃；向上述混合物中加入Au@Ag纳米颗粒、聚维酮碘和水，并搅拌12h，得到杀菌剂，其中聚维酮碘质量占比为5％，Au@Ag纳米颗粒质量占比为2％，医用凡士林质量占比为5％，壬苯醇醚质量占比为2％。

实施例2

一种杀菌剂，包括聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒、凡士林、壬苯醇醚和水，其中，聚维酮碘质量占比为16％，Au@Ag纳米颗粒质量占比为7％，凡士林质量占比为10％，壬苯醇醚质量占比为1％。

实施例3

一种杀菌剂，包括聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒、凡士林、壬苯醇醚和水，其中，聚维酮碘质量占比为20％，Au@Ag纳米颗粒质量占比为5％，凡士林质量占比为2％，壬苯醇醚质量占比为5％。

实施例4

一种杀菌剂，包括聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒和水，其中，聚维酮碘质量占比为10％，Au@Ag纳米颗粒质量占比为10％。

实施例5

一种杀菌剂，包括聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒、壬苯醇醚和水，其中，聚维酮碘质量占比为12％，Au@Ag纳米颗粒质量占比为4％，壬苯醇醚质量占比为3％。

实施例6

一种杀菌剂，包括聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒、凡士林和水，其中，聚维酮碘质量占比为7％，Au@Ag纳米颗粒质量占比为9％，凡士林质量占比为4％。

实施例7

一种杀菌剂，包括聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒、羧甲基纤维素钠和水，其中，聚维酮碘质量占比为9％，Au@Ag纳米颗粒质量占比为4.5％，羧甲基纤维素钠质量占比为5％。

对比例1

一种杀菌剂，包括聚维酮碘，其中聚维酮碘质量占比为20％。

对比例2

一种杀菌剂，包括Au@Ag纳米颗粒，其中Au@Ag纳米颗粒质量占比为10％。

对比例3

一种杀菌剂，包括聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒、凡士林、壬苯醇醚和水，其中，聚维酮碘质量占比为30％，Au@Ag纳米颗粒质量占比为15％，凡士林质量占比为20％，壬苯醇醚质量占比为10％。

对比例4

一种杀菌剂，包括聚维酮碘、Au@Ag纳米颗粒和水，其中，聚维酮碘质量占比为40％，Au@Ag纳米颗粒质量占比为15％。

效果实施例1

采用革兰氏阳性菌MRSA来评估杀菌剂的抗菌能力。细菌悬浮液标本(90μL，OD＝0.1)置于细菌培养皿中，一组平板中加入PBS缓冲液(磷酸缓冲盐溶液)作为空白对照，余下的每一组平板中分别加入上述实施例以及对比例提供的杀菌剂，一组平板中至少有三个平板作为平行实验。然后采用1064nm激光照射(0.8W/cm

效果实施例2

采用革兰氏阳性菌MRSA来评估杀菌剂的抗菌能力。细菌悬浮液标本(90μL，OD＝0.1)置于细菌培养皿中，每一组平板中分别加入上述实施例的杀菌剂，然后采用1064nm激光照射(0.8W/cm

取未经处理的细菌悬浮液标本(90μL，OD＝0.1)和上述采用1064nm激光照射的细菌悬浮液标本(90μL，OD＝0.1)，分别置于培养皿中，加入相对应的实施例的杀菌剂。再采用1064nm激光照射(0.8W/cm

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。