一种湍流强化连续制备的广谱灭耐药菌制剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种湍流强化连续制备的广谱灭耐药菌制剂及其制备方法和应用，属于灭菌制剂先进制造领域。
背景技术
中国的抗生素用量约占世界的一半，其中48％为人用，其余用于农业。近年来，因抗生素滥用及其排放导致的环境污染问题正在促使细菌进化并产生耐药性，致使多种耐药细菌(如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA，耐万古霉素金黄色葡萄球菌VRSA，耐万古霉素肠球菌VRE，耐青霉素肺炎球菌PRSP等)与多药耐药的超级细菌产生，使得曾经被誉为最有效的五大类抗生素(β-内酰胺类、大环内酯类、喹诺酮类、氨基糖苷类、四环素类)都失去了作用。
发明内容
发明目的：为解决上述技术问题，本发明提供了一种湍流强化连续制备的广谱灭耐药菌制剂及其制备方法和应用。所得广谱灭耐药菌制剂具有广谱灭耐药细菌的功能，可应用于多种易受细菌污染的领域。
技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种湍流强化连续制备的广谱灭耐药菌制剂及其制备方法和应用，包括以下步骤：以金属盐和弱还原剂为原材料，分别制成溶液，然后将两种溶液在撞击流与超声的联合作用下混合均匀，进行氧化还原反应，反应结束后将产物离心、洗涤、溶解分散得金属纳米颗粒溶液，与含有广谱杀菌剂的溶液混合，即得。
作为优选：
所述金属盐选自Ag盐，优选硝酸银、Tollens试剂、或硫酸银；所述弱还原剂选自柠檬酸钠、葡萄糖或抗坏血酸。
所述金属盐和弱还原剂的摩尔比例为(0.01～100):1，进一步优选1：(0.1～20)，更进一步优选1：(0.5-1.5)。
所述金属盐和弱还原剂分别以水为溶剂，制成溶液，浓度均为0.01-0.5mol/L。
所述两种溶液进入撞击流的条件为28.8-86.4rpm，6.25-18.75ml/min；所述超声条件为15-25kHz，300-1200W。
所述反应结束后，先将混合溶液的pH值调节至7～14。
所述氧化还原反应的时间为1min-4h，进一步优选0.1h-2h，更进一步优选0.2h-1h。
所述含有广谱杀菌剂的溶液中含有聚六甲基双胍与醋酸氯己定，两者的浓度均在0.01-99.9wt％范围内，所述金属纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：(1-100)：(1-100)，进一步优选1:(5-100):(5-100)。
本发明还提供了上述方法制备的广谱灭耐药菌制剂。
本发明最后提供了所述的广谱灭耐药菌制剂在杀灭耐药细菌中的应用。
金属和金属纳米颗粒，如Ag、TiO2、ZnO等已被证实具有良好的广谱抗菌能力，且不易使细菌产生耐药性，又因其物理性质稳定、制备工艺简便、无毒、不会使细菌等优点，已被用于抗菌领域。因此，本发明采用金属盐与无毒害的弱还原剂作为原材料，基于撞击流与超声协同作用，将反应环境中的流体形式由层流转变成湍流，并利用湍流特性强化反应环境微混合强度与流体剪切力，以实现在不使用强还原剂的条件下快速、绿色制备形貌均一、尺寸小的金属抗菌纳米粒子，并配合聚六甲基双胍、醋酸氯己定等制备成广谱灭耐药菌制剂。该方法采用特定的原料和工艺，才能形成具有特殊形貌的产物。本发明方法不仅操作简单快捷、绿色环保，易于规模化生产，制得的金属抗菌纳米粒子具有颗粒小、比表面积大、无有毒有害残留物等优点。此外，制得的灭菌剂具有广谱灭耐药细菌的功能，可应用于多种易受细菌污染的领域。
有益效果：与传统的制备方法相比，本发明通过湍流强化氧化还原反应，进而制备了形貌均一、尺寸小、无有害试剂残留的金属抗菌纳米粒子，其工艺简单易行，便于操作，有利于规模化生产；制得的金属抗菌纳米粒子的平均直径为3±2nm。该方法操作简单快捷、经济环保，制备得到的广谱灭耐药菌制剂中，金属抗菌纳米粒子形貌均一、粒径小，可实现规模化生产。本发明方法制得的广谱灭耐药菌制剂能为多种易受细菌污染的领域提供更安全高效的抗菌性能。
附图说明
图1：是本发明工艺所制备的金属抗菌纳米粒子TEM图谱；
图2:是根据本发明工艺制备的广谱灭耐药菌制剂抗菌性能图。
具体实施方式
实施例1
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.01mol/L；
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为1:1)以57.6rpm(12.5ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，600W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应10min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的水溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.1％聚六甲基双胍与0.1％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：10：10)。
实施例2
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.05mol/L；
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为1:1.1)以57.6rpm(12.5ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，600W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应8min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的水溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.2％聚六甲基双胍与0.2％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：5：10)。
实施例3
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.10mol/L。
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为0.9:1.)以57.6rpm(12.5ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，600W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应10min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.25％聚六甲基双胍与0.25％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：10：5)。
实施例4
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.20mol/L；
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为1:1.1)以57.6rpm(12.5ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，600W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应10min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.2％聚六甲基双胍与0.2％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：10：20)。
实施例5
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.50mol/L；
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为1:1.1)以57.6rpm(12.5ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，600W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应60min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.15％聚六甲基双胍与0.15％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：20：10)。
实施例6
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.10mol/L；
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为1:1.1)以57.6rpm(12.5ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，300W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应90min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.5％聚六甲基双胍与0.5％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：50：50)。
实施例7
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.10mol/L；
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为1:1.1)以57.6rpm(12.5ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，900W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应15min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.2％聚六甲基双胍与0.2％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：25：25)。
实施例8
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.10mol/L；
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为1:1.1)以57.6rpm(12.5ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，1200W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应10min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.2％聚六甲基双胍与0.2％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：30：30)。
实施例9
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.15mol/L；
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为1:1.1)以28.8rpm(6.25ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，600W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应80min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.5％聚六甲基双胍与0.5％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：100：100)。
实施例10
一种湍流强化连续制备银纳米颗粒的方法，包括以下步骤：
1)反应溶液的制备：称取适量硝酸银和柠檬酸钠分别加水溶解至0.05mol/L；
2)将硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液(两种溶液中硝酸银和柠檬酸钠的摩尔比例为1:1.1)以86.4rpm(18.75ml/min)的进料速率通入撞击流反应器中，同时用超声探头以20kHz，600W对硝酸银溶液和柠檬酸钠溶液进行超声处理。
3)混合溶液中的银离子在撞击流与超声的联合作用下相结合，反应20min，经氧化还原反应生成银纳米颗粒，溶液pH值保持在7-14之间。
4)将反应产物离心、洗涤，再加入去离子水，超声分散后，即可得到含形貌均一、尺寸小的银纳米颗粒的溶液。
5)将含银纳米颗粒的水溶液加入到含0.2％聚六甲基双胍与0.2％醋酸氯己定的混合溶液中，制得广谱灭耐药菌制剂(其中，含银纳米颗粒、聚六甲基双胍和醋酸氯己定的质量比为1：25：50)。
采用TEM和抗菌试验等途径对以上实施例制备的银纳米颗粒进行物理表征。从TEM(图1)可以看出，根据本发明方法制备的金属纳米粒子(银纳米颗粒)是一种形貌均匀且尺寸小的银纳米颗粒，其平均直径为5±3nm。图2是本发明所述工艺制备的广谱灭耐药菌制剂性能图，由图可以看出本发明所述工艺制备的广谱灭耐药菌制剂具有良好的抗菌性能。
