一种姜黄素-碳点复合物及其制备方法和应用

    专利2025-07-27  139


    本发明涉及光催化材料,具体涉及一种姜黄素-碳点复合物及其制备方法和应用,提高了姜黄素的水分散性与光稳定性。


    背景技术:

    1、姜黄素作为一种天然的光敏剂,具有光动力抗菌作用,广泛应用于食品工业中。姜黄素吸收特定波长光后会形成不稳定的激发态,激发态的光敏剂容易失去能量退回基态,此过程中产生的电子转移形成的活性氧自由基可以有效抑制微生物的生长。姜黄素的光响应光谱位于能量较低的蓝光范围,光动力抗菌效果受到姜黄素的光稳定性和水溶性的影响,限制了姜黄素在光动力抗菌方面的有效应用。提高姜黄素的光稳定性和水溶性并将其应用于光动力抗菌方面一直以来都是研究热点。

    2、为了提高姜黄素的水溶性和光稳定性,诸多策略已被提出,如纳米金属有机框架掺杂、纳米乳液包埋、聚合物纳米封装等方法。但是以上策略也面临着各种各样的问题。考虑到食品安全问题,mof、tio2及其衍生物这类具有较高的光催化活性和稳定性的含有金属的纳米封装技术并不适用。例如淀粉等纳米乳液包埋主要针对递送体系,会降低姜黄素的光响应灵敏度。总之,现有技术的针对光动力抗菌应用的姜黄素纳米封装技术要么使用金属,要么牺牲了姜黄素的光响应效率,无法进行商业化推广。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于克服上述现有技术中作为光动力抗菌的姜黄素所存在的水溶性差、光稳定性差的缺陷,提供一种能够不牺牲姜黄素光响应效果的碳量子点修饰技术,从而提高其水溶性和光稳定性的姜黄素-碳点复合物的制备方法,该方法所使用的原料容易获取,对使用的原料没有特殊条件的限制,且制备方法简单易行。

    2、为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

    3、本发明利用了碳点表面含有的丰富的亲水性含氧官能团,将碳点与姜黄素复合形成氢键,提高了姜黄素的水分散性与光稳定性;同时,碳点作为电子受体可以有效提高姜黄素的载流子分离效率,提高了姜黄素的光生ros性能与光动力抗菌效率。

    4、为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

    5、一种姜黄素-碳点复合物的制备方法,其包括以下步骤:

    6、制备碳点步骤:将柠檬酸水分散液与壳聚糖水分散液混合搅拌成凝胶状液体,转移至聚四氟乙烯反应釜后进行高温水热反应,透析纯化后真空冷冻干燥得到碳点;

    7、混合搅拌步骤:将姜黄素溶于无水乙醇中,加入所述碳点的水分散液,混合搅拌后使用冷冻浓缩机除去无水乙醇,再进行真空冷冻干燥得到姜黄素-碳点复合物。

    8、本发明利用了碳点表面含有的丰富的亲水性含氧官能团,将碳点与姜黄素复合形成氢键,提高了姜黄素的水分散性与光稳定性;同时,碳点作为电子受体可以有效提高姜黄素的载流子分离效率,提高了姜黄素的光生ros性能与光动力抗菌效率。

    9、进一步的,所述的制备碳点的步骤中,柠檬酸和壳聚糖的浓度比为1:(0.1~3)。

    10、进一步的,所述的制备碳点步骤中,高温水热反应的温度范围为120~200℃。

    11、进一步的,所述的制备碳点步骤中,高温水热反应时长为2~8h。

    12、进一步的,所述的制备碳点步骤中,纯化步骤为使用220nm水相滤膜过滤和500-3000da透析袋透析24-72h。

    13、进一步的,所述的混合搅拌步骤中,碳点水分散液和姜黄素乙醇溶液的浓度比为1:(0.01-0.2),体积比为1:9。

    14、进一步的,所述的混合搅拌步骤中,搅拌时长为0.5-48h。

    15、进一步的,所述的混合搅拌步骤中,搅拌过程在黑暗避光条件下进行。

    16、本发明的另一目的在于提供上述姜黄素-碳点复合物的应用,所述姜黄素-碳点复合物用于食源性病菌的抗菌。

    17、与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

    18、1、本发明利用了碳点表面含有的丰富的亲水性含氧官能团,将碳点与姜黄素复合形成氢键,提高了姜黄素的水分散性与光稳定性

    19、2、本发明利用了碳点的电子供受体功能,有效提高了姜黄素的抗氧化能力与载流子分离效率,提高了姜黄素的光生ros性能与光动力抗菌效率。

    20、3、本发明的复合过程是在室温下进行的简单混合搅拌,极大降低了材料合成的能耗和成本。



    技术特征:

    1.一种姜黄素-碳点复合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.如权利要求1所述的姜黄素-碳点复合物的制备方法,其特征在于,所述的制备碳点的步骤中,柠檬酸和壳聚糖的浓度比为1:(0.1~3)。

    3.如权利要求1所述的姜黄素-碳点复合物的制备方法,其特征在于,所述的制备碳点步骤中,高温水热反应的温度范围为120~200℃。

    4.如权利要求1所述的姜黄素-碳点复合物的制备方法,其特征在于,所述的制备碳点步骤中,高温水热反应时长为2~8h。

    5.如权利要求1所述的姜黄素-碳点复合物的制备方法,其特征在于,所述的制备碳点步骤中,纯化步骤为使用220nm水相滤膜过滤和500-3000da透析袋透析24-72h。

    6.如权利要求1所述的姜黄素-碳点复合物的制备方法,其特征在于,所述的混合搅拌步骤中,姜黄素乙醇溶液和碳点水分散液的浓度比为(0.02~0.16):1,体积比为9:1。

    7.如权利要求6所述的姜黄素-碳点复合物的制备方法,其特征在于,所述的混合搅拌步骤中,搅拌时长为0.5-48h。

    8.如权利要求1所述的姜黄素-碳点复合物的制备方法,其特征在于,所述的混合搅拌步骤中,搅拌过程在黑暗避光条件下进行。

    9.一种姜黄素-碳点复合物,其特征在于:采用权利要求1至8任意一项所述的制备方法制备而成。

    10.权利要求9所述的姜黄素-碳点复合物的应用,其特征在于:所述姜黄素-碳点复合物用于食源性病菌的抗菌。


    技术总结
    本发明公开了一种姜黄素‑碳点复合物的及制备方法和应用,制备方法包括以下步骤:用无水乙醇溶解姜黄素粉末,获得姜黄素乙醇溶液备用;用纯水分别溶解柠檬酸与壳聚糖,混合搅拌成凝胶状液体后使用高温反应釜进行水热反应,经透析纯化再真空冷冻干燥得到碳点备用;往碳点水分散液中加入姜黄素乙醇溶液,混合搅拌一段时间后使用冷冻浓缩机除去乙醇,最后经过真空冷冻干燥得到姜黄素‑碳点复合物。本发明利用了碳点表面含有的丰富的亲水性含氧官能团,将碳点与姜黄素复合形成氢键,提高了姜黄素的水分散性与光稳定性;同时,碳点作为电子受体可以有效提高姜黄素的载流子分离效率,提高了姜黄素的光生ROS性能与光动力抗菌效率。

    技术研发人员:潘晓琴,肖珊,王波,蔡燕雪,刘宇佳,陈璇,王际辉
    受保护的技术使用者:东莞理工学院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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