Page 78 - 《精细化工》2023年第1期
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·70·                              精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

                 Escherichia coli and Staphylococcus aureus were ~4.5 and ~5.5 mm, respectively. Compared with PVA
                 hydrogel, rGO-AgNPs/PVA hydrogel, with porous interconnected microstructure, had increased pore
                 volume and network structure formed by rGO through π-π action.
                 Key words:  polyvinyl alcohol; nano silver; reduced graphene oxide;  antimicrobial properties；
                 hydrogels; functional materials


                 水凝胶具有力学性能好、无毒、超吸收和抗菌                          rGO-AgNPs/PVA 水凝胶，为制备物理交联型抗菌水
                                                     [2]
                             [1]
            等优异的理化性质 ，可代替传统的纱布敷料 被应                            凝胶提供了理论思路与方法。
                                     [4]
                                                 [5]
                         [3]
            用于软骨组织 、伤口敷料 、隐形眼镜 、药物传
                             [7]
              [6]
            递 和可植入设备 等。近年来，聚乙烯醇（PVA）                           1   实验部分
            由于具有简单的化学结构，侧链为没有毒性或致癌性                            1.1   试剂与仪器
            的羟基   [8-9] ，通常被用作生物医学中的骨骼材料              [10] 。       PVA（1799 型，醇解度 86%~89%，CP）、硝酸银
            GHASSAN 等    [11] 利用无花果叶提取物合成纳米银
                                                               （AgNO 3 ）、硼氢化钠（NaBH 4 ）、氢氧化钠（NaOH）、
            （AgNPs），制备载银刺槐豆胶（LBG）/ PVA 水凝
                                                               氯化钠（NaCl）、浓硫酸（H 2 SO 4 ，质量分数 98%）、
            胶，其表现出良好的抗菌性能，但因使用化学交联                             双氧水（H 2 O 2 ，质量分数 30%）、硝酸钠（NaNO 3 ）、
            法制备，水凝胶力学强度不足              [12] 。化学交联法中的
                                                               高锰酸钾（KMnO 4 ）、石墨粉（质量分数>99%）、浓
            交联剂大多有毒性，引发剂残留物会对皮肤产生刺                             磷酸（H 3 PO 4 ，质量分数 85%）、琼脂（生化试剂），
            激作用，引发接触性皮炎            [13] 。                      AR，阿拉丁生化试剂股份有限公司；无水乙醇，化
                 随着水凝胶用途越来越广泛，用于伤口敷料及                          学纯，广东光华科技股份有限公司；抗凝兔血，生
            软骨组织的水凝胶亟需拥有一定力学性能及良好的                             化试剂，上海远慕生物科技有限公司；蛋白胨和酵
            生物相容性。还原氧化石墨烯（rGO）是石墨烯部                            母粉，生化试剂，上海弘仁生物科技发展有限公司；
            分氧化还原产物        [14] ，其保持石墨烯力学性能强的特                 大肠杆菌（E.coli，ATCC25922）、金黄色葡萄球菌
            点且表面有大量的官能团，被广泛用于制备抗菌水                             （S.aureus，ATCC6538），生化试剂，广东环凯微生
            凝胶。将 rGO 镶嵌到 PVA 中可提高 PVA 水凝胶力                     物公司。
            学性能。FU 等      [15] 通过冷冻-解冻法制得机械性能较                     Nexus 870 型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，美
            好的 rGO/PVA 水凝胶。rGO/PVA 水凝胶的拉伸应                     国 Nicolet 公司）；S4800 型扫描电子显微镜（SEM，
            力为 3.3 MPa，是纯 PVA 的 15 倍，但抗菌性能较弱。                  日立高新技术有限公司）；Q500 型同步热分析仪
            AgNPs 具备强大的抑菌及广谱杀菌活性，被用于各                          (TG，美国 TA 公司）；Instron5967 型电子万能材料
            种生物医学领域，并被认为是“21 世纪的先进材                            试验机（美国 Instron 公司）；ANTON PAAR MCR
            料”   [16] 。王婷婷等   [17] 通过溶胶-凝胶法制备了负载               702 型高级流变仪（奥地利 Anton Paar GmbH 公司）；
            Ag-GO 的双层海藻酸钠（SA）水凝胶（Ag-GO/SA），                    Spectra Max M2 型酶标仪(美国分子仪器公司）。
            测定了水凝胶的抗菌性和力学性能。但 Ag-GO/SA                         1.2  rGO-AgNPs/PVA 的制备
            的最大应变仅为 37.8%，海藻酸钠大分子链中大量                          1.2.1  GO/PVA 分散液的制备
            的环状结构，阻碍了分子链的旋转和运动致使力学                                 在带有磁力搅拌装置的 100 mL 三口烧瓶中加
            性能较差。而 PVA 是柔性大分子，在形成凝胶的过                          入 3.0 g 石墨粉、70 mL 混合酸液〔V(浓硫酸)∶V(浓
            程中，链间羟基的氢键缔合可形成凝胶的缠绕结构，                            磷酸)=9∶1〕及 1.5 g 硝酸钠，设定冰水浴 0~5  ℃。
            使凝胶具有较优异的力学性能。如何进一步提升                              充分搅拌均匀后缓慢加入 9.0 g 高锰酸钾。冰浴
            PVA 水凝胶的力学性能和抗菌性能，同时保持 PVA                         （–5~0  ℃）冷却搅拌 0.5 h，升温至 25  ℃搅拌 1 h，
            水凝胶良好的生物相容性是目前的科研难题。                               再次升温至 35  ℃保温反应 3 d。降温至 0~5  ℃并缓
                 本文利用 PVA 溶液作为硝酸银和氧化石墨烯                        慢滴加 140 mL 去离子水，转移到 2 L 的烧杯中。加
                                  +
            （GO）的分散体系，Ag 与 GO 中的含氧基团间发                         入 1 L 去离子水、20 mL 质量分数为 30%的双氧水
                               +
            生静电相互作用，Ag 快速吸附到 GO 表面，被吸附                         搅拌至混合溶液体系变为棕黄色，加入 200 mL
                 +
            的 Ag 和 GO 随后被同时还原，利用冷冻-解冻法                 [18-19]  1 mol/L 的稀盐酸，放置沉降 12 h，离心后倒去上清
            物理交联制得 rGO-AgNPs/PVA 水凝胶。将 rGO 加                   液，得到的固体沉淀在–50  ℃冷冻干燥 1 d，制得
            入 PVA 中可增强 PVA 水凝胶机械强度，AgNPs 与                     GO。将 0.1 g GO 分散在 50 mL 去离子水中，配制
            rGO 协同抗菌可提升 PVA 水凝胶的抗菌性能，且利                        2 g/L 的 GO 分散液。称取 3 g PVA 溶解于 20 mL 去
            用冷冻-解冻法在不含有交联剂、引发剂条件下制得                            离子水中，加热至 85  ℃搅拌至完全溶解。将 PVA
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