纳米SiO_2-银复合抗菌剂对硅橡胶抗菌性能和力学性能的影响分析

目的:构建基于二氧化硅-纳米银复合改性抗菌剂的抗菌硅橡胶,研究其理化性质、抗菌性能、生物安全性及力学性能,为制备具有高效持久安全抗菌作用的生物医用硅橡胶提供强有力的技术支持和理论依据。方法:1.二氧化硅-纳米银抗菌剂的制备和表征。使用硝酸银(Ag NO_3)与纳米二氧化硅(SiO_2),通过一系列化学反应后得到载银纳获悉更多米SiO_2复合抗菌剂,测试其相关表征、评估其热分解特性,并通过抑菌环法、抑菌平板计数法测试载银纳米SiO_2复合抗菌剂的抗菌性能。2.抗菌硅橡胶的制备和性能测试。分别称取一定量的载银纳米SiO_2复合抗菌剂与天然硅橡胶进行充分的物理混合,使用硫化机进行高温硫化压片成型,制备抗菌硅橡胶片。并观察载银纳米SiO_2复合抗菌硅橡胶的宏观形貌,利用抑菌平板法测试其抗菌性能、通过测试拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率以及邵尔硬度评估其力学性能、通过CCK-8试验检测及溶血试验评估其生物相容性。结果:1.通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察,显示纳米银Ag NPs的平均粒径约为20 nm,Ag NPs的形貌相对均匀,大致呈球形。纳米SiO_2负载在Ag NPs表面形成的SiO_2@Ag NPs复合抗菌剂的粒径在25-35 nm左右。Phenylpropanoid biosynthesis采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)技术对SiO_2@Ag NPs的表面官能团的表征可知纳米SiO_2与Ag NPs有效地结合。新型抗菌剂克服了Ag NPs易氧化的缺点,具有较好的抗氧化性和稳定性。由于协同抗菌作用,新LXH254体外型抗菌剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性优于单一Ag NPs。2.通过硫化共混法将新型抗菌剂和硅橡胶(SR)进行复合制备了新型抗菌硅橡胶片。力学性能结果表明,纳米SiO_2-银复合抗菌剂成分的添加,对SR胶片的拉伸强度和撕裂强度均增加了30%、硬度无明显改变,但断裂伸长率较前降低了20%,由此见得SiO_2@Ag NPs胶片力学性能明显高于天然硅橡胶。通过抗菌环测试了纳米SiO_2@Ag NPs抗菌硅橡胶的抗菌性能,结果显示出其良好的抗菌效果,并计算出,当添加的抗菌剂含量为25mg/ml时,达到最小的抑菌浓度。通过CCK-8法测试了纳米SiO_2@Ag NPs抗菌硅橡胶对正常细胞的毒性,各组抗菌硅橡胶的RGR均大于75%,按照RGR细胞毒性分级评价标准:RGR值≥75%,细胞毒性等级为0或1级,合格。各组细胞随着时间变化数量均增加,且保持正常的细胞形态。可见各组抗菌硅橡胶均具有良好的生物安全性。结论:本研究选用SiO_2在Ag NPs上负载,进而构建一种新型的复合抗菌剂,克服了Ag NPs易氧化、易团聚从而造成的抗菌性欠佳、缓释性低下及持久抗菌能力不足等问题;最后采用物理共混法将复合抗菌剂与天然液体硅橡胶进行混合,制备纳米SiO_2@Ag NPs抗菌硅橡胶片。在克服Ag NPs团聚、氧化的基础上,通过对抗菌剂的表面改性来实现其在硅橡胶中良好的相容性和分散性,并且在提高抗菌硅橡胶的理化性能的同时,优化其抗菌效果,使得抗菌硅橡胶的抗菌性能与力学性能在互不影响的前提下均能达到最佳水平,为制备抗菌性持久、价格低廉的纳米SiO_2@Ag NPs抗菌硅橡胶提供强有力的理论依据。