一种CuAl双金属氢氧化物的应用

一种cual双金属氢氧化物的应用
技术领域
1.本发明涉及一种双金属氢氧化物，具体涉及一种cual双金属氢氧化物的应用。


背景技术：

2.埃博拉病毒和冠状病毒等多种病毒具有高传染、高致病性的特点。另外，病毒还具有变异能力强的特点，导致疫苗研发速度难以赶上病毒变异的速度，对人类的发展构成极大的威胁，而戴口罩并保持社交距离等物理隔绝方式并不能杀灭病毒。
3.获得了新的耐药机制并导致出现抗微生物药物耐药性的耐药病原体的出现和传播也持续威胁到我们使用抗生素治疗常见感染的能力。尤其令人担忧的是，多重耐药菌和泛耐药菌(也称为“超级细菌”)在全球快速传播，导致很大比例的感染无法用抗生素等现有抗微生物药物进行治疗。
4.随着新型病毒、病毒变体和耐药细菌和真菌的不断出现，预防传播的关键在于阻止病毒或细菌、真菌在人群中的传播并及时消灭环境中的致病病原体。然而，加热或紫外等物理消毒方法需要特殊设备和能源供给，且该类方法还会对人体造成伤害，如导致人体的烧伤或眼睛的伤害；化学消毒剂的大规模使用容易产生有毒物质，破坏环境，并对动植物健康产生严重危害。
5.众所周知，银离子具有一定的杀菌消毒作用，随着技术的发展，将银离子负载于新型材料——层状双金属氢氧化物已成为银离子杀菌消毒应用的热点之一，如中国专利cn202210504918.4中所述。但是银离子属于贵金属之一，其自身价格较高，将其用于杀菌消毒使得成本大幅上升，并会造成贵金属流失。因此，需要找寻一种合适的新材料以替代负载银离子的层状双金属氢氧化物，以降低成本并尽可能避免贵金属的损失。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种cual双金属氢氧化物的应用，以解决现有技术中用于杀菌消毒的负载银离子的层状双金属氢氧化物成本高的问题，实现了低成本、高性能的对致病微生物的灭活。
7.本发明的目的通过以下技术方案实现：
8.一种cual双金属氢氧化物在制备用于对致病微生物(包括致病细菌、真菌和病毒)的灭活的制剂中的应用，尤其是在对于sars-cov-2病毒的灭活中的应用。该制剂可为液体制剂，采用如喷洒、涂抹形式使用。
9.优选地，所述的cual双金属氢氧化物通过甲酰胺液相剥离法制备。
10.优选地，所述的cual双金属氢氧化物的制备方法包括如下步骤：
11.s1：将铜源与铝源溶解于去离子水中，形成前驱混合液；
12.s2：将步骤s1得到的前驱混合液加入甲酰胺溶液中，惰性气体氛围下低温搅拌，得到反应原液；
13.s3：向步骤s2得到的反应原液中加入氢氧化钠溶液以调控ph呈碱性，离心、洗涤后
得到cual双金属氢氧化物。
14.优选地，所述的铜源为三水合硝酸铜，所述的铝源为九水合硝酸铝，铜源与铝源的质量比为90-500：40-250。
15.优选地，所述的甲酰胺溶液的体积分数为15-33％，前驱混合液与甲酰胺溶液的体积比为1:1；惰性气体氛围为氮气氛围，低温搅拌的温度为-5-5℃，时间为10-30min。
16.优选地，所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.5-4m，调控ph至9-12；所述的离心的转速为6000-8000r/min。
17.优选地，所述的cual双金属氢氧化物配置为储存液进行储存，储存液稀释为工作液后使用。
18.优选地，所述的储存液与所述的工作液的溶剂为dmem培养基。
19.优选地，所述的cual双金属氢氧化物溶解于dmem培养基中配置成1mg/ml的储存液。
20.优选地，所述的cual双金属氢氧化物溶解于dmem培养基中并稀释成0.016-50μg/ml的工作液。
21.本发明的工作原理为：
22.cual氢氧化物的起作用机制来源于：无机杀菌剂中，cu具有较好的抗菌活性，其抗菌机理普遍认为是cu在抗菌剂作用过程中逐渐溶出cu
2+
金属离子，从而与蛋白质、核酸中存在的巯基、氨基等含s、n官能团发生反应，降低蛋白质或酶活性，抑制细菌代谢繁殖。而al-o结构被报道具有抗菌作用，其边缘位点的al-(oh)和al-(oh)2就有较强的抗菌活性。同时，光照条件下，层状双金属氢氧化物表面存在大量的羟基基团，在水性环境中释放的氢氧根离子，在光照条件下产生大量活性氧自由基(如羟基自由基
·
oh)，致使细菌的细胞质膜受损，从而破坏微生物的生理结构，影响细胞生长代谢。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24.(1)采用低温甲酰胺共沉淀法一步制备了cual氢氧化物。得到的cual氢氧化物为六边形纳米片状结构，合成方法简单，操作简便，条件温和，目标产物纯度高，安全无毒，可以低成本大批量合成。
25.(2)将cual氢氧化物材料用于对致病微生物的灭活，结果表明其具有优异的病毒杀伤和抗菌作用。在病毒灭活应用中，在自然光照以及紫外条件下，cual氢氧化物处理组可明显抑制sars-cov-2病毒对vero-e6细胞的感染，在抗菌活性实验中，cual氢氧化物表现出极强的抗菌活性。
26.(3)制备过程中，所有试剂均为商业产品，不需要进一步处理。
27.(4)合成方法简单，cual氢氧化物的抗病毒作用和抗菌活性不依赖于贵金属ag的作用，可大幅降低制备成本，且得到的材料易于大规模应用。
28.本发明充分利用双金属氢氧化物的结构可调性，将cu、al元素同时引入双金属氢氧化物层板中，在于病毒、细菌作用过程中，通过cu、al元素的协同作用，进一步提升cual氢氧化物的抗病毒和抗菌性能。
附图说明
29.图1为实施例1制备得到的cual氢氧化物和对比例1制备得到的负载ag纳米颗粒的
cual氢氧化物的实物图；
30.图2为实施例1制备得到的cual氢氧化物和对比例1制备得到的负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的x射线衍射图谱；
31.图3为实施例1制备得到的cual氢氧化物和对比例1制备得到的负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的x射线光电子能谱，其中，a、c分别为实施例1、对比例1的产物中cu的x射线光电子能谱，b、d分别为实施例1、对比例1的产物中al的x射线光电子能谱，e为对比例1的产物中ag的x射线光电子能谱；
32.图4为实施例1制备得到的cual氢氧化物的透射电镜图，其中，a为实施例1的产物的透射电镜图，b、c分别为材料及cu、al、o在材料表面的分布状态；
33.图5为对比例1制备得到的负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的透射电镜图，其中，a为对比例1的产物的透射电镜图，b、c、d分别为材料及cu、al、o、ag在材料表面的分布状态；
34.图6为实施例1制备得到的cual氢氧化物和对比例1制备得到的负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的傅里叶变换-红外吸收光谱图；
35.图7为实施例1制备得到的cual氢氧化物和对比例1制备得到的负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的紫外可见吸收光谱图；
36.图8为实施例1制备得到的cual氢氧化物和对比例1制备得到的负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的对病毒杀伤效果，其中，a为实施例1的产品的杀伤效果，b为对比例1的产品的杀伤效果。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
38.以下各示例中若未对做特别说明，则所使用的试剂为本领域技术人员可常规购得的市售产品，所采用的方法为本领域中的公知手段。
39.实施例1
40.cual氢氧化物的制备：
41.将181.2mg三水合硝酸铜和94mg九水合硝酸铝溶于20ml的去离子水中。将上述混合溶液滴入装有20ml体积分数为23％甲酰胺溶液的三口烧瓶中，然后转移至低温反应槽中并控制温度到0℃，再通入氮气搅拌15分钟。将预先备好的2.5m的氢氧化钠溶液缓慢滴入到三口烧瓶中，以控制溶液ph值为10。保持低温氮气环境，反应在15分钟内完成。离心收集产物，用去离子水和无水乙醇反复洗涤，然后保持湿润状态备用。
42.对比例1
43.负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的制备：
44.制备方法与实施例1基本相同，区别在于：在三水合硝酸铜和九水合硝酸铝混合溶液中各额外加入1mg硝酸银。
45.严重急性呼吸系统综合症-冠状病毒-2(sars-cov-2)灭活性能测试：
46.病毒灭活：利用dmem培养基溶解cual氢氧化物与负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物粉末，制备1mg/ml的储存液。实验时，利用dmem培养基将cual氢氧化物与负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物粉末储存液稀释为终浓度分别为50μg/ml、10μg/ml、2μg/ml、0.4μg/ml、0.08μg/ml、0.016μg/ml的工作液。将sars-cov-2(105pfu)与不同浓度的工作液在室温下混合孵
育0.5小时。每种化合物分为两组，一组避光条件下孵育，一组在自然光下孵育。然后，将混合物加入到vero-e6细胞中。24小时后，利用免疫荧光法检测各组sars-cov-2的感染率。
47.评判上述cual氢氧化物和负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物对病毒杀伤作用的方法如下：通过免疫荧光法检测sars-cov-2病毒对vero-e6细胞的感染率，来评价材料的病毒杀伤效果。
48.具体实验步骤：
49.利用dmem培养基溶解cual氢氧化物与负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物粉末，制备1mg/ml的储存液。
50.提前12小时，将vero-e6细胞种于24孔板中，保证病毒感染时细胞密度达80％～90％。
51.实验时，利用dmem培养基将cual氢氧化物与负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物储存液稀释为终浓度分别为50μg/ml、10μg/ml、2μg/ml、0.4μg/ml、0.08μg/ml、0.016μg/ml的工作液。
52.将sars-cov-2(105pfu)与不同浓度的化合物在室温下混合孵育0.5小时。cual氢氧化物与负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物各分两组，一组避光条件下孵育，一组在自然光下孵育。
53.取100μl各处理组的病毒与cual氢氧化物(实施例1)和负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物(对比例1)混合并加入准备好的vero-e6细胞中，轻轻混匀，放置于37℃，5％co2的培养箱中培养。
54.2h后，弃上清，加入新鲜的dmem培养液。
55.病毒感染24h后，利用sars-cov-2n蛋白抗体进行免疫荧光实验，检测各组sar-cov-2病毒感染率，计算不同材料对sars-cov-2的半数有效抑制浓度(ec50)评价cual氢氧化物与负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物对sars-cov-2感染的抑制效果。
56.实验结果如图8：在自然光照条件下，负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料抗sars-cov-2的ec50为2.153μg/ml，高于未负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料的ec50＝1.056μg/ml，因此cual氢氧化物比负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物具有更优异的抗sars-cov-2效果。
57.抗真菌活性测定：
58.为了评估新材料的抗真菌活性，我们通过采用白色念珠菌sc5314菌株测定其体外最低抑制浓度(mics)。将这些酵母细胞在酵母浸出粉胨葡萄糖培养基(ypd)上培养，30℃过夜，以获得单菌落。将这些单菌落用ypd肉汤中重悬至浊度达1.0
×
108cells/ml。根据美国国家临床实验室标准委员会的大量稀释参考方法，通过微量稀释试验测定mics。
59.将白色念珠菌sc5314菌株(100μl，5.0
×
104cells/ml)分别加入96孔板a、b排的孔中。a排含有200μl酵母细胞和用于测试的抗菌材料，而b排只含有200μl酵母细胞。在c排的孔中加入200μl rpmi 1640培养基(gibco,langley,ok)作为空白对照，而在d排的孔中加入200μl rpmi 1640培养基以及抗菌材料。将待测抗菌材料(钛酸盐基化合物)分散于磷酸盐缓冲溶液(pbs)中，并在rpmi 1640培养基中制备2倍系列稀释液，最终浓度范围为0.390-200μg/ml，氟康唑(flc)作为阳性对照，最终浓度范围为0.125-64μg/ml。
60.在30℃下孵育24小时，不摇晃，通过测量620nm波长的光密度来确定真菌的生长情
况。实验结果如表1，可见cual氢氧化物抗真菌活性和负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物活性相似，因此该材料抗真菌活性不依赖于贵金属ag的负载。
61.表1抗真菌活性测定结果
62.名称mic(μg/ml)cual氢氧化物8负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物8
63.图1是实施例1与对比例1所制备的cual氢氧化物和负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料的实拍数码照片，可以看出两个材料都具有丁达尔效应，这表明材料具有超薄结构；
64.图2是实施例1与对比例1所制备的cual氢氧化物和负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料在扫描速度为4
°
/min，扫描范围为5-75
°
的x射线衍射图谱。两者和碳酸根插层的铜铝双金属氢氧化物标准卡片(pdf#37-0630)接近，峰的略微偏移和差异可能由于硝酸根插层造成的层间距变化，符合层状双金属氢氧化物的衍射峰特征。
65.图3是实施例1与对比例1所制备的cual氢氧化物和负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料，其中(a，c)cu、(b，d)al和(e)ag为对应元素的x射线光电子能谱，从中可以看出1)cual氢氧化物中cu主要表现出二价态，相比于掺杂ag前，负载后cu的价态降低，出现0价或1价态cu，2)负载前后al元素变化不大，3)ag元素得到了成功的负载；
66.图4是实施例1所制备的(a)cual氢氧化物材料的透射电镜图，出现小尺寸的六边形纳米片和大尺寸的棒状形貌；(b)、(c)cual氢氧化物材料的透射电镜图和能量色散光谱元素分布图，表现出cu、al、o在表面均匀分布；
67.图5是对比例1所制备的(a)负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的透射电镜图，呈现出片状、丝网状和颗粒状形貌，(b)负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的透射电镜图和能量色散光谱元素分布图，表现出cu、al、o在纳米片表面均匀分布，(c)负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的透射电镜图和能量色散光谱元素分布图，丝网状结构中只呈现出cu的分布，可能出现新的cu基化合物结构；(d)负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物的透射电镜图和能量色散光谱元素分布图，ag以纳米颗粒的形式负载在cual氢氧化物上；
68.图6是实施例1与对比例1所制备的cual氢氧化物和负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料的傅里叶变换-红外光谱图，可以看出负载ag前后的层状双金属氢氧化物均在3480cm-1
，1630cm-1
，1380cm-1
处出现红外透射峰，分别归属于水的oh、hoh、ldh层间的no
3-和m-o透射峰，和经典的ldh结构相符；
69.图7是实施例1与对比例1所制备的cual氢氧化物和负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料的紫外可见吸收光谱图，负载ag后光照易变色，样品性质发生变化，可以看出负载ag后吸光性能降低；
70.图8是严重急性呼吸系统综合症-冠状病毒-2(sars-cov-2)灭活性能测试。通过免疫荧光法检测sars-cov-2病毒对vero-e6细胞的感染率，来评价材料的病毒杀伤效果。在自然光照条件下，负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料抗sars-cov-2的ec50为2.153μg/ml，高于未负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料的ec50＝1.056μg/ml，因此cual氢氧化物比负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物具有更优异的抗sars-cov-2效果。
71.表2是实施例1和对比例1所制备的cual氢氧化物和负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物材料通过电感耦合等离子体质谱测得的各元素含量。
72.表2元素含量测定结果
73.cu(mg/ml)al(mg/ml)ag(mg/ml)cual氢氧化物1.640.260/负载ag纳米颗粒的cual氢氧化物3.320.480.096
74.实施例2
75.cual氢氧化物材料的制备：
76.将362.4mg的三水合硝酸铜、188mg的九水合硝酸铝溶于40ml的去离子水中。再将上述混合溶液滴入装有40ml体积分数为23％甲酰胺溶液的三口烧瓶中。然后将三口烧瓶转移至低温反应槽中，控制温度到0℃，再通入氮气搅拌10分钟。最后将制备好的2.5m的氢氧化钠溶液缓慢滴入到三口烧瓶中，以保持ph值为10。保持低温氮气环境，反应在15分钟内完成。离心收集产物，用去离子水和无水乙醇反复洗涤，然后保持湿润状态备用。
77.该实施例制得的cual氢氧化物材料在严重急性呼吸系统综合症-冠状病毒-2(sars-cov-2)灭活性能测试和抗真菌活性测试与实施例1类似。
78.实施例3
79.cual氢氧化物材料的制备：
80.将90.6mg的三水合硝酸铜、48mg的九水合硝酸铝溶于10ml的去离子水中。再将上述混合溶液滴入装有10ml体积分数为23％甲酰胺溶液的三口烧瓶中。然后将三口烧瓶转移至低温反应槽中，控制温度到0℃，再通入氮气搅拌10分钟。最后将制备好的0.5m的氢氧化钠溶液缓慢滴入到三口烧瓶中，以保持ph值为10。保持低温氮气环境，反应在15分钟内完成。离心收集产物，用去离子水和无水乙醇反复洗涤，然后保持湿润状态备用。
81.该实施例制得的cual氢氧化物材料在严重急性呼吸系统综合症-冠状病毒-2(sars-cov-2)灭活性能测试和抗抗真菌活性测试与实施例1类似。
82.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种cual双金属氢氧化物在制备用于对致病细菌、真菌和病毒灭活的制剂中的应用。2.根据权利要求1所述的一种cual双金属氢氧化物的应用，其特征在于，所述的cual双金属氢氧化物通过甲酰胺液相剥离法制备。3.根据权利要求2所述的一种cual双金属氢氧化物的应用，其特征在于，所述的cual双金属氢氧化物的制备方法包括如下步骤：s1：将铜源与铝源溶解于去离子水中，形成前驱混合液；s2：将步骤s1得到的前驱混合液加入甲酰胺溶液中，惰性气体氛围下低温搅拌，得到反应原液；s3：向步骤s2得到的反应原液中加入氢氧化钠溶液以调控ph呈碱性，离心、洗涤后得到cual双金属氢氧化物。4.根据权利要求3所述的一种cual双金属氢氧化物的应用，其特征在于，所述的铜源为三水合硝酸铜，所述的铝源为九水合硝酸铝，铜源与铝源的质量比为90-500：40-250。5.根据权利要求3所述的一种cual双金属氢氧化物的应用，其特征在于，所述的甲酰胺溶液的体积分数为15-33％，前驱混合液与甲酰胺溶液的体积比为1:1；惰性气体氛围为氮气氛围，低温搅拌的温度为-5-5℃，时间为10-30min。6.根据权利要求3所述的一种cual双金属氢氧化物的应用，其特征在于，所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.5-4m，调控ph至9-12；所述的离心的转速为6000-8000r/min。7.根据权利要求1-6任一所述的一种cual双金属氢氧化物的应用，其特征在于，所述的cual双金属氢氧化物配置为储存液进行储存，储存液稀释为工作液后使用。8.根据权利要求7所述的一种cual双金属氢氧化物的应用，其特征在于，所述的储存液与所述的工作液的溶剂为dmem培养基。9.根据权利要求8所述的一种cual双金属氢氧化物的应用，其特征在于，所述的cual双金属氢氧化物溶解于dmem培养基中配置成1mg/ml的储存液。10.根据权利要求8所述的一种cual双金属氢氧化物的应用，其特征在于，所述的cual双金属氢氧化物溶解于dmem培养基中并稀释成0.016-50μg/ml的工作液。

技术总结
本发明涉及一种双金属氢氧化物，具体涉及一种CuAl双金属氢氧化物的应用，具体为CuAl双金属氢氧化物在制备用于对致病细菌、真菌和病毒灭活的制剂中的应用。该CuAl双金属氢氧化物通过甲酰胺液相剥离法制备。与现有技术相比，本发明解决现有技术中负载银离子的层状双金属氢氧化物成本高的问题，实现了低成本、高性能且具有杀菌抗病毒作用的绿色抗菌材料的制备。备。备。


技术研发人员：苏永华 李斌 苗根 周亚琼 孙晓颖
受保护的技术使用者：上海市皮肤病医院 中国人民解放军海军军医大学
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/9/22