一種用於吸附和滅活病毒的多孔固體材料及其應用的製作方法
2023-06-12 02:18:31
專利名稱：一種用於吸附和滅活病毒的多孔固體材料及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及病毒類疾病的防治技術，具體地說是一種用於吸附和滅活病毒的多孔固體材料及其應用。
背景技術：
病毒是人類重要的致病因素之一。許多病毒類疾病的防治(如愛滋病，非典型性肺炎等)使現代社會面臨重大的挑戰。有效地滅活病毒是防止傳染性病毒疫病擴散的重要手段。
在水處理過程中經常採用活性碳或改性的活性碳殺滅細菌。含Ag的納米多孔固體材料在過去被廣泛用作殺菌劑。如日本專利JP 62241932(1987)、JP 03161275(1991)、JP 03215527(1991)和JP 07033906(1995)都採用Ag、Cu或Zn交換的A型沸石作為除臭劑和殺菌劑用於食品包裝等領域。美國專利US6544621將含銀的分子篩加入到橡膠中，用於家庭中的地面裝飾，可以起到抑菌殺菌的作用。但病毒分子與細菌的結構和致病機制截然不同，病毒比細菌小得多，一般在幾十～幾百納米範圍內。如果能將固體多孔材料用於吸附和滅活病毒，將對病毒類疾病的防治起到非常積極的作用，但是，目前國內外至今尚無相關報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種自身毒性低或無毒，對病毒具有非特異性吸附和滅活能力的多孔固體材料及其應用。
本發明的技術方案是用於吸附和滅活病毒的多孔固體材料，成分是TiO2、ZrO2、SiO2、Al2O3或P2O5中的一種或其組合，孔徑(直徑)在0.3-500nm範圍內，孔容為0.01-3ml/g。
根據不同病毒分子的特性，可以採用改性元素對其改性，達到對病毒分子的有效滅活之目的；改性元素可以是元素周期表中第VIII族，Ib族，IIb族，IIa族中的一種或幾種的組合；其加入量為總重量的0.10-10％。
本發明多孔固體材料可用於對病毒、核酸、蛋白質或微生物非特異的吸附和滅活，對冠狀病毒具有吸附和滅活作用；本發明還可用於製作與人體接觸和非接觸的病毒防護器材和設施。
本發明的原理是基於無機固體材料的酸鹼性質、氧化還原性質、吸附性質和催化性質等特性，採用多孔固體材料吸附病毒，並對病毒中的糖或核酸上的基團發生化學作用，使病毒滅活。其中本發明所述的多孔固體材料的孔徑與病毒分子的大小相匹配。
本發明具有如下有益效果1.自身毒性低或無毒。由於本發明採用無毒、或具有較低的細胞毒性的材料，有利環保。
2.由於本發明產品的孔徑與病毒分子的大小相匹配，對病毒等微生物具有非特異的吸附和滅活能力(吸附和滅活率可達100％)，它可用於製作與人體接觸或非接觸的防護材料或設施中，有效阻斷病毒通過空氣或水系統的擴散，範圍廣泛。
3.本發明所述多孔固體材料可以反覆活化使用，經濟實用；新產品原料易得，成本低。
具體實施例方式
以下通過實施例進一步說明本發明。
實施例1本發明所述的多孔固體材料的製備可以採用沉澱、共沉澱、溶膠-凝膠、浸漬、水熱合成等方法，但不受上述所列舉的方法的限制。本實施例採用溶膠-凝膠方法；具體為將78.4g ZrOCl2·H2O溶解在150ml去離子水中，然後緩慢加入到688g矽溶膠中，攪拌均勻後，滴加NH3·H2O至pH≈7，將固體離心分離，洗滌，110℃烘乾，550℃焙燒2小時製得樣品。利用Nova 4000吸附儀進行測定，平均孔徑為90nm，孔容為0.35ml/g。
實施例2-14利用多種方法製備出不同孔結構和孔容、不同中氧化物成分的多孔固體材料。然後，利用Nova 4000吸附儀進行測定，結果列於表1。
表1 實施例1-14樣品的性質
實施例15
選用DNA分子為K-ras基因第一外顯子中一段長為211bp的DNA片段，由螢光(6-FAM)標記的引物經PCR擴增。將該PCR產物用去離子水稀釋成30倍的DNA分子原液。然後稱取0.2-0.3g實施例2製備的多孔固體材料，使之在表面皿上均勻鋪開。取50μl的DNA分子原液噴灑到催化材料表面，並調勻，分別過10min，20min後用水洗脫，離心過濾，取上清液在310型DNA全自動遺傳分析儀上電泳，雷射誘導螢光檢測進行分析。吸附10分鐘後洗脫液中沒有DNA分子存在，說明多孔固體材料在10min內即可將DNA完全吸附，並且吸附後不能被水洗掉。
比較例1選用60-80目玻璃微球作為DNA吸附對照。結果表明，未經純化處理的玻璃微球對DNA分子有少量吸附，經過乙醇和水清洗的玻璃微球對DNA分子無吸附。
實施例16以實施例15相同的方法，採用實施例1，實施例3-14的多孔固體材料分別進行DNA的吸附-洗脫實驗。結果為均可以在10分鐘內對DNA分子全部吸附，且水洗不能使DNA分子脫附。
實施例17稱實施例3的多孔固體材料(ASC-24)1g於無菌瓶中，加副流感病毒液(1∶1280)0.1ml於室溫混合作用30min，每10min振蕩2min，共操作3次，加入2ml無菌生理鹽水，立即混勻振蕩2min 1000r/min離心5min。吸取洗脫病毒液進行血凝試驗，測得所有測得一次洗脫病毒血凝效價為1∶40，該材料病毒吸附率為96.9％。二次洗脫病毒液的血凝效價為1∶160，病毒吸附率為87.5％。三次洗脫病毒夜的血凝效價為1∶1280，病毒吸附率為0％。
實施例18按照實施例17的方法，採用實施例4的多孔固體材料(ASC-28)，只是將添加的副流感病毒液(1∶1280)變為0.05ml，測得所有三次洗脫液的血凝效價均為陰性。
比較例2按照實施例17的方法，採用60-80目玻璃微球為吸附劑，測得一次洗脫病毒血凝效價為1∶640，該材料病毒吸附率為50％。二次和三次洗脫病毒夜的血凝效價均為1∶1280，病毒吸附率為0％。
比較例3按照實施例17的方法，不採用任何吸附劑樣品，測得相當於一次洗脫病毒血凝效價為1∶1280，該材料病毒吸附率為0％。二次和三次洗脫病毒夜的血凝效價均為1∶1280，病毒吸附率為0％。
實施例19以實施例17的方法，分別採用實施例3、實施例4、實施例5、實施例7的固體材料進行病毒吸附後洗脫液的血凝效價實驗，結果列於表3。本實施例結果說明，本發明所述的多孔固體材料可以高效吸附病毒。
表3 吸附副流感病毒後洗3次脫液的血凝效價(括號內數字為吸附率)
實施例20實施例17中的洗脫液1和洗脫液3分別接種9-11日齡雞胚，進行病毒增殖；3天後收穫尿囊液測病毒血凝效價並與接種前對比，結果為一次洗脫液接種前為1∶40，接種後為陰性；三次洗脫液接種前為1∶1280，接種後1∶80。
比較例4按照實施例03的方法，只是不使用固體多孔材料，相當於一次和三次洗脫液接種前後的血凝效價測得均為1∶1280。
實施例21按照實施例03的方法，分別採用實施例3、實施例4、實施例5、實施例7的固體材料進行接種前後的血凝效價對照，結果列於表4。本實施例的測定結果說明，病毒被多孔材料吸附後，已經部分或完全被滅活。
表4 洗脫液接種雞胚前後的血凝效價比較
實施例22分別將白血病耐藥細胞株(K562/R)和白血病敏感細胞株(K562/S)製成2×105和1×105的細胞懸液。實施例1的多孔固體材料樣品預先製成三個濃度梯度懸液原液(1000ug/ml)、1/10原液(100ug/ml)、1/100原液(10ug/ml)。各取上述懸液100μl和細胞懸液100μl分別加入96孔細胞培養板，放入CO2孵箱孵育24h，顯微鏡下觀察細胞學形態。利用固體材料的三個劑量(絕對量)100μg、10μg、1μg確定其細胞毒範圍。實施例1製備的多孔固體材料的細胞死亡率分別為100μg時，對K562/R和K562/S均為10％，其餘劑量時細胞死亡率均為0％。
實施例23按照實施例23的方法，分別採用實施例2-14的多孔固體材料樣品，測定其細胞毒性。結果列於表5。說明本發明的多孔固體材料對細胞是低毒性的。
表5催化劑細胞毒檢測和評價結果
權利要求
1.一種用於吸附和滅活病毒的多孔固體材料，其特徵在於成分是TiO2、ZrO2、SiO2、Al2O3或P2O5中的一種或其組合，孔徑在0.3-500nm範圍內，孔容為0.01-3ml/g。
2.按照權利要求1所述多孔固體材料，其特徵在於可以採用改性元素對其改性，改性元素的加入量為總重量的0.10-10％。
3.按照權利要求2所述多孔固體材料，其特徵在於改性元素可以是元素周期表中第VIII族，Ib族，IIb族，IIa族中的一種或幾種的組合。
4.一種按照權利要求1所述多孔固體材料的應用，其特徵在於可用於對病毒、核酸、蛋白質或微生物非特異的吸附和滅活。
5.按照權利要求4所述多孔固體材料的應用，其特徵在於用於對冠狀病毒的吸附和滅活。
6.一種按照權利要求1所述的多孔固體材料的應用，其特徵在於可用於製作與人體接觸和非接觸的病毒防護器材和設施。
全文摘要
本發明涉及一種用於吸附和滅活病毒的多孔固體材料及其應用，其中多孔固體材料成分是TiO
文檔編號A61L2/16GK1552454SQ0313353
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月31日 優先權日2003年5月31日
發明者劉中民, 許磊, 齊越, 許國旺, 楊凌, 張卓然, 馬磊, 鄭叢龍, 明平文, 陳嚴, 張濤, 黃向陽, 包信和 申請人:中國科學院大連化學物理研究所