一种Ti3C2T

一种ti3c2t
x
抗菌材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于抗菌材料技术领域，具体涉及一种ti3c2t
x
抗菌材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，随着纳米材料在医学、化学、航空航天、能源储备等领域的应用，新型纳米材料的开发也成为一个热闷的研究领域。二维层状纳米材料具有独特的微观层状结构，每层厚度可达到单个原子或几个原子厚，这与三维材料有很大的不同，二维纳米材料及其衍生物由于其独特的生化特性及易于制备的优势，在多个领域显示出有吸引力的应用价值。
3.近年来，采用纳米材料进行抑菌实验成为本领域的研究热点。目前有关纳米材料抑菌的研究中，主要包括两大类：第一种为纳米金属抑菌材料，例如纳米金、纳米银等等；第二种为光催化型纳米抑菌材料，例如zno、tio2等。
4.ti3c2t
x
是一种新型二维纳米材料，其具有轻质、比表面积高和导电性高等优势，更多的应用于储能领域，如何利用ti3c2t
x
材料的特性，将其应用于制备抑菌材料领域，开发出更有利用价值的抑菌材料是目前研究的重点。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种双层ti3c2t
x
抗菌材料及其制备方法和应用，该ti3c2t
x
抗菌材料具有双层结构，双层结构中分别含有不同粒径的ti3c2t
x
片层颗粒，利用不同粒径片层颗粒具有不同化学特性的特点，赋予该双层ti3c2t
x
抗菌材料优异的抗菌性能和生物相容性，大大提高杀菌效果和促进细胞增殖效果。
6.为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种双层ti3c2t
x
抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)制备ti3c2t
x
分散液，将其分为两份，备用；
9.(2)分别将两份ti3c2t
x
分散液置于冰水浴环境中，然后于惰性气体环境下分别对两份ti3c2t
x
分散液进行超声处理，获得含有大小两种粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液；
10.(3)将含有小粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液进行真空滤膜抽滤，得到单层ti3c2t
x
薄膜，备用；
11.(4)向将含有大粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液中添加粘合剂，混匀得混合溶液，以单层ti3c2t
x
薄膜为基底，将混合溶液进行真空滤膜抽滤，制得双层ti3c2t
x
薄膜，干燥，制得。
12.进一步地，步骤(1)中ti3c2t
x
分散液采用如下方式制备：将氟化锂和盐酸混合，得刻蚀液，向上述刻蚀液中少量多次的添加ti3alc2粉末，于30-40℃条件下搅拌反应，反应结束后对反应液进行离心洗涤，收集底部沉淀物，收集沉淀物上层的黑色物质，将其溶于除氧去离子水中，并进行分散，制得ti3c2t
x
分散液。
13.进一步地，步骤(2)中的两种超声处理参数分别为：超声功率15-30w、超声总时长为25-35s、单次超声时间为2-3s、相邻两次超声间隔3-5s以及超声功率180-220w、超声总时
长为18-22min、单次超声时间为2-3s、相邻两次超声间隔3-5s。
14.进一步地，步骤(2)中小粒径ti3c2t
x
颗粒的直径为180-220nm，大粒径ti3c2t
x
颗粒的直径为300-400nm。
15.进一步地，步骤(4)中粘合剂为胶原。
16.进一步地，步骤(3)中单层ti3c2t
x
薄膜的厚度为35-45μm，步骤(4)中双层ti3c2t
x
薄膜的厚度为70-90μm。
17.一种双层ti3c2t
x
抗菌材料，采用权利要求1-6中任一项所述的方法制备获得。
18.上述的双层ti3c2t
x
抗菌材料在制备创口敷料中的应用。
19.本发明所产生的有益效果为：
20.1、本发明中的双层ti3c2t
x
抗菌材料的原料来源充分、制备方法简单、制备时间短、制备过程中无需使用昂贵设备等优点，制备获得的双层ti3c2t
x
抗菌材料具有良好杀菌性、柔韧性、亲水性以及良好的力学性能，可用于制备创口抑菌杀菌敷料，提高创口的修复效果。
21.2、本发明中制得的双层ti3c2t
x
抗菌材料具有双面特性，成膜后膜材边缘会出现卷曲，使得小粒径层边缘密度更高，具有更粗糙的表面以及更大的锐利边缘密度，可以实现更高效的边缘切割效应，提高抗菌效果；大粒径层具有更平整光滑的表面、更大的比表面积以及利用片层边缘及片层表面的电荷异质性以达到良好的创口封闭及新生细胞贴附生长效果，通过二者有机结合各取所长，最终实现多功能化材料的构建。
22.3、大粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液中添加胶原，在抽滤过程中，利用胶原黏合作用以及纳米片层之间的范德华力和氢键作用，构建了双层结构的杀菌材料，杀菌材料之间的ti3c2t
x
颗粒紧密接触，形成膜层结构，可作用创口的修复材料覆盖于创口表面，提高使用的方便性。
附图说明
23.图1为实施例1中不同超声参数下ti3c2t
x
颗粒的原子力显微图；
24.图2为实施例1中双层ti3c2t
x
抗菌材料中不同表面的抗菌效果图；
25.图3为实施例1中双层ti3c2t
x
抗菌材料中不同表面的细胞增殖效果图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且
还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
29.下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
30.实施例1
31.一种双层ti3c2t
x
抗菌材料，其制备方法包括以下步骤：
32.(1)将0.8g氟化锂缓慢加入装有20ml 9m盐酸的聚四氟乙烯锥形瓶中，使用磁力搅拌器混合均匀，得刻蚀液，向上述刻蚀液中少量多次的添加1g ti3alc2粉末，放入水浴锅内，配合恒温磁力搅拌器，使混合液在35℃连续搅拌48小时，反应结束后将反应液转移至50ml离心管内，放入离心机中使用去离子水多次离心洗涤，每次转速为3500rpm，每次离心时间为5min，每次离心温度为4℃，多次离心去除上清液直至上清液ph》6，收集底部沉淀物，沉淀物分为上层黑色层和下层灰色层，收集沉淀物上层的黑色层物质，将其溶于除氧去离子水中，并手摇5分钟进行分散，再放入离心机中以3500rpm转速离心1h，制得浓度为2mg/ml ti3c2t
x
分散液，将其分为两份，备用；
33.(2)分别将两份2mg/ml的ti3c2t
x
分散液置于冰水浴环境中，然后于氮气气体环境下分别对两份ti3c2t
x
分散液进行超声处理，获得含有大小两种粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液，其中一份的超声处理条件为：超声功率15w、超声总时长为35s、单次超声时间为3s、相邻两次超声间隔5s，另一份的超声处理条件为：超声功率180w、超声总时长为22min、单次超声时间为3s、相邻两次超声间隔5s；
34.(3)将含有小粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液通过聚偏二氟乙烯膜进行真空滤膜抽滤，得到厚度为35μm的单层ti3c2t
x
薄膜，然后从聚偏二氟乙烯膜上取下，备用；
35.(4)向将含有大粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液中添加胶原，混匀得混合溶液，以单层ti3c2t
x
薄膜为基底，将混合溶液通过聚碳酸酯膜进行真空滤膜抽滤，制得厚度为70μm的双层ti3c2t
x
薄膜，进行真空干燥，制得。
36.实施例2
37.一种双层ti3c2t
x
抗菌材料，其制备方法包括以下步骤：
38.(1)将0.8g氟化锂缓慢加入装有20ml 9m盐酸的聚四氟乙烯锥形瓶中，使用磁力搅拌器混合均匀，得刻蚀液，向上述刻蚀液中少量多次的添加1g ti3alc2粉末，放入水浴锅内，配合恒温磁力搅拌器，使混合液在35℃连续搅拌48小时，反应结束后将反应液转移至50ml离心管内，放入离心机中使用去离子水多次离心洗涤，每次转速为3500rpm，每次离心时间为5min，每次离心温度为4℃，多次离心去除上清液直至上清液ph》6，收集底部沉淀物，沉淀物分为上层黑色层和下层灰色层，收集沉淀物上层的黑色层物质，将其溶于除氧去离子水中，并手摇5分钟进行分散，再放入离心机中以3500rpm转速离心1h，制得浓度为2mg/ml ti3c2t
x
分散液，将其分为两份，备用；
39.(2)分别将两份2mg/ml的ti3c2t
x
分散液置于冰水浴环境中，然后于氮气气体环境下分别对两份ti3c2t
x
分散液进行超声处理，获得含有大小两种粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液，其中一份的超声处理条件为：超声功率30w、超声总时长为25s、单次超声时间为2s、相邻两次超声间隔3s，另一份的超声处理条件为：超声功率220w、超声总时长为18min、单次超声时间为2s、相邻两次超声间隔3s；
40.(3)将含有小粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液通过聚偏二氟乙烯膜进行真空滤膜抽滤，得到厚度为40μm的单层ti3c2t
x
薄膜，然后从聚偏二氟乙烯膜上取下，备用；
41.(4)向将含有大粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液中添加胶原，混匀得混合溶液，以单层ti3c2t
x
薄膜为基底，将混合溶液通过聚碳酸酯膜进行真空滤膜抽滤，制得厚度为80μm的双层ti3c2t
x
薄膜，进行真空干燥，制得。
42.实施例3
43.一种双层ti3c2t
x
抗菌材料，其制备方法包括以下步骤：
44.(1)将0.8g氟化锂缓慢加入装有20ml 9m盐酸的聚四氟乙烯锥形瓶中，使用磁力搅拌器混合均匀，得刻蚀液，向上述刻蚀液中少量多次的添加1g ti3alc2粉末，放入水浴锅内，配合恒温磁力搅拌器，使混合液在35℃连续搅拌48小时，反应结束后将反应液转移至50ml离心管内，放入离心机中使用去离子水多次离心洗涤，每次转速为3500rpm，每次离心时间为5min，每次离心温度为4℃，多次离心去除上清液直至上清液ph》6，收集底部沉淀物，沉淀物分为上层黑色层和下层灰色层，收集沉淀物上层的黑色层物质，将其溶于除氧去离子水中，并手摇5分钟进行分散，再放入离心机中以3500rpm转速离心1h，制得浓度为2mg/ml ti3c2t
x
分散液，将其分为两份，备用；
45.(2)分别将两份2mg/ml的ti3c2t
x
分散液置于冰水浴环境中，然后于氮气气体环境下分别对两份ti3c2t
x
分散液进行超声处理，获得含有大小两种粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液，其中一份的超声处理条件为：超声功率20w、超声总时长为30s、单次超声时间为3s、相邻两次超声间隔4s，另一份的超声处理条件为：超声功率200w、超声总时长为20min、单次超声时间为3s、相邻两次超声间隔4s；
46.(3)将含有小粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液通过聚偏二氟乙烯膜进行真空滤膜抽滤，得到厚度为45μm单层ti3c2t
x
薄膜，然后从聚偏二氟乙烯膜上取下，备用；
47.(4)向将含有大粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液中添加胶原，混匀得混合溶液，以单层ti3c2t
x
薄膜为基底，将混合溶液通过聚碳酸酯膜进行真空滤膜抽滤，制得厚度为90μm的双层ti3c2t
x
薄膜，进行真空干燥，制得。
48.实施例4
49.一种双层ti3c2t
x
抗菌材料，其制备方法包括以下步骤：
50.(1)将0.8g氟化锂缓慢加入装有20ml 9m盐酸的聚四氟乙烯锥形瓶中，使用磁力搅拌器混合均匀，得刻蚀液，向上述刻蚀液中少量多次的添加1g ti3alc2粉末，放入水浴锅内，配合恒温磁力搅拌器，使混合液在35℃连续搅拌48小时，反应结束后将反应液转移至50ml离心管内，放入离心机中使用去离子水多次离心洗涤，每次转速为3500rpm，每次离心时间为5min，每次离心温度为4℃，多次离心去除上清液直至上清液ph》6，收集底部沉淀物，沉淀物分为上层黑色层和下层灰色层，收集沉淀物上层的黑色层物质，将其溶于除氧去离子水中，并手摇5分钟进行分散，再放入离心机中以3500rpm转速离心1h，制得浓度为2mg/ml ti3c2t
x
分散液，将其分为两份，备用；
51.(2)分别将两份2mg/ml的ti3c2t
x
分散液置于冰水浴环境中，然后于氮气气体环境下分别对两份ti3c2t
x
分散液进行超声处理，获得含有大小两种粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液，其中一份的超声处理条件为：超声功率25w、超声总时长为35s、单次超声时间为2s、相邻两次超声间隔3s，另一份的超声处理条件为：超声功率210w、超声总时长为21min、单次超声时间
为3s、相邻两次超声间隔5s；
52.(3)将含有小粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液通过聚偏二氟乙烯膜进行真空滤膜抽滤，得到厚度为42μm单层ti3c2t
x
薄膜，然后从聚偏二氟乙烯膜上取下，备用；
53.(4)向将含有大粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液中添加胶原，混匀得混合溶液，以单层ti3c2t
x
薄膜为基底，将混合溶液通过聚碳酸酯膜进行真空滤膜抽滤，制得厚度为85μm双层ti3c2t
x
薄膜，进行真空干燥，制得。
54.试验例
55.一、原子力显微镜测试
56.以实施例1的步骤(2)中超声参数获得的大小两种粒径颗粒的ti3c2t
x
颗粒为例，测定两种粒径颗粒的平均片层厚度，具体操作过程为：将两种粒径的溶液稀释至50μg/ml，滴加10μl于云母片表面，待其自然干燥后，使用原子力显微镜phase模式进行观测，并测量三个点位计算平均片层厚度，具体结果见图1。
57.通过图1可以看出，两种超声参数条件下，分别制备出了两种不同粒径的ti3c2t
x
颗粒。
58.二、以实施例1中的双层ti3c2t
x
薄膜为例，对其抗菌性进行检测，具体检测过程为：
59.1)将双层ti3c2t
x
薄膜裁剪成匹配孔板孔径大小，分别以大粒径ti3c2t
x
层和小粒径ti3c2t
x
层为表层，分别置入孔底；
60.2)吸取1ml细菌悬液于1.5ml离心管内，放入台式高速小型冷冻离心机内，配平后设置离心参数：相对离心力1500rcf，离心时间15min，离心温度20℃；
61.3)离心完成后的菌液弃上清，重新分散使用涡旋仪混匀，通过多功能酶标仪测定吸光度的方式，调整菌液浓度至约8
×
106cfu/ml；
62.4)取稀释后的菌液分别加入大粒径ti3c2t
x
层为表层、小粒径ti3c2t
x
层为表层以及不含ti3c2t
x
层的孔板内，将孔板放入37℃恒温培养箱内(150rpm振摇)3h；
63.5)从37℃恒温培养箱内取出孔板，吸取10μl于lb琼脂板培养皿上，并用无菌一次性l型细胞涂布棒涂抹开；
64.6)放入37℃恒温培养箱中，倒置培养24h，然后取出进行菌落计数，具体结果见图2。
65.图3中的结果显示，以小粒径ti3c2t
x
层为表层处理后的培养液在培养皿中培养后的细菌含量最少，证明小粒径ti3c2t
x
层具有更好的抗菌活性，体现为更好的抗菌效率。
66.三、以实施例1中的双层ti3c2t
x
薄膜为例，对其生物相容性进行检测，具体检测过程为：
67.1)将双层ti3c2t
x
薄膜裁剪成匹配孔板孔径大小，分别以大粒径ti3c2t
x
层和小粒径ti3c2t
x
层为表层，分别置入孔底；
68.2)将l929细胞分别接种于大粒径ti3c2t
x
层为表层、小粒径ti3c2t
x
层为表层以及不含ti3c2t
x
层的孔板内进行表面培养24小时；
69.3)进行细胞形态及数量观测：去除培养基，依次使用3.7％甲醛溶液在室温固定细胞15分钟，使用0.1％ triton x-100通透细胞15分钟，使用1％牛血清白蛋白(bsa)进行封闭，使用alexa fluor 488-鬼笔环肽标记肌动蛋白30分钟，使用dapi对细胞核进行染色，将细胞面朝下放置，使用倒置荧光显微镜下进行观察，具体结果见图3。
70.图3中的结果显示，大粒径ti3c2t
x
层表层具有更好的细胞铺展形态及促进增殖效果，将该薄膜作为创口敷料使用时，可促进细胞增殖，加速创口修复。

技术特征：
1.一种双层ti3c2t
x
抗菌材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备ti3c2t
x
分散液，将其分为两份，备用；(2)分别将两份ti3c2t
x
分散液置于冰水浴环境中，然后于惰性气体环境下分别对两份ti3c2t
x
分散液进行超声处理，获得含有大小两种粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液；(3)将含有小粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液进行真空滤膜抽滤，得到单层ti3c2t
x
薄膜，备用；(4)向将含有大粒径颗粒的ti3c2t
x
溶液中添加粘合剂，混匀得混合溶液，以单层ti3c2t
x
薄膜为基底，将混合溶液进行真空滤膜抽滤，制得双层ti3c2t
x
薄膜，干燥，制得。2.如权利要求1所述的双层ti3c2t
x
抗菌材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中ti3c2t
x
分散液采用如下方式制备：将氟化锂和盐酸混合，得刻蚀液，向上述刻蚀液中少量多次的添加ti3alc2粉末，于30-40℃条件下搅拌反应，反应结束后对反应液进行离心洗涤，收集底部沉淀物，收集沉淀物上层的黑色物质，将其溶于除氧去离子水中，并进行分散，制得ti3c2t
x
分散液。3.如权利要求1所述的双层ti3c2t
x
抗菌材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的两种超声处理参数分别为：超声功率15-30w、超声总时长为25-35s、单次超声时间为2-3s、相邻两次超声间隔3-5s以及超声功率180-220w、超声总时长为18-22min、单次超声时间为2-3s、相邻两次超声间隔3-5s。4.如权利要求1所述的双层ti3c2t
x
抗菌材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述小粒径ti3c2t
x
颗粒的直径为180-220nm，所述大粒径ti3c2t
x
颗粒的直径为300-400nm。5.如权利要求1所述的双层ti3c2t
x
抗菌材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述粘合剂为胶原。6.如权利要求1所述的双层ti3c2t
x
抗菌材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中单层ti3c2t
x
薄膜的厚度为35-45μm，步骤(4)中双层ti3c2t
x
薄膜的厚度为70-90μm。7.一种双层ti3c2t
x
抗菌材料，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的方法制备获得。8.权利要求7中所述的双层ti3c2t
x
抗菌材料在制备创口敷料中的应用。

技术总结
本发明提供了一种双层Ti3C2T


技术研发人员：高雨洁 龚仁国 李菊 罗业姣 林华 董秀华 龚宸 刘玲
受保护的技术使用者：成都医学院第一附属医院
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/7/21