本發明涉及一種提高納米二氧化鈦分散性能的方法，尤其涉及采用一種/多種極性分子對納米二氧化鈦實現非共價鍵包覆，有效改善其分散性能的方法，并涉及改性可提升修飾納米二氧化鈦抗菌綜合性能的策略和方法。
背景技術：
在自然界（空氣、水、土壤以及各種物體表面、人體體表及與外界相通的體腔，等）均廣泛存在種類繁多、數量龐大的微生物病原菌。其中，威脅人類健康的有害細菌也為數巨大,造成潛在危害乃至危及生命安全。每年因細菌傳染而致死的人數高達幾十萬，給人類健康及家庭幸福帶來重大損失。迄今為止，抗菌材料是解決這一問題的最有效手段之一。因其防霉效應好、活性高，殺菌能力強、殺菌效果迅速、熱穩定性好，長期使用對人體亦無害等優點，納米TiO2被廣泛作為綠色、環境友好型的抗菌材料使用。此外，納米TiO2多相光催化多種污染物均顯示了良好的結果，因此，基于納米TiO2的光催化也成為一種理想的環境治理策略。新型納米TiO2抗菌材料的構建和研制已成為 21世紀材料與環境、材料與醫學結合的重要研究方向之一。
金屬氧化物的表面衍生作用有助于在其表面引入螯合官能團，從而影響其光催化活性。研究表明，含硫化合物、含氨基或羥基等螯合劑均可影響半導體材料如TiO2的能帶位置,使導帶移向更負的位置。納米TiO2極性強、粒子表面能高，因而極易團聚,在水及有機介質中很難分散，降低了有效作用面積, 影響了納米TiO2的光降解性能，在實際應用中受到較大限制。因此,有必要對納米TiO2進行化學修飾,改變粉體表面可潤濕性,增強其在溶劑介質中的界面相容性,從而有效改善其分散性。納米TiO2的改性方法有：表面沉積貴金屬、摻雜過渡金屬離子、復合其它半導體、表面光敏化和表面整合及衍生作用等，但上述修飾方法存在操作繁瑣、耗時長、成本較高等缺點。
技術實現要素：
本發明為解決納米TiO2的溶劑中分散性及抗菌活性關鍵性技術問題，擬在其表面非共價鍵包覆極性分子，有效解決了納米TiO2分散性差、易團聚從而導致的抗菌活型較差等實際問題。
為了達到上述目的，本發明的技術方案包括以下步驟：
a．稱取1～1000 mg的納米TiO2，加高純水20～500 ml，超聲分散0.5～10小時；
b．稱取6～6000 mg的極性分子，包括水溶性纖維素、β-環糊精或者其衍生物、殼聚糖其中的一種或多種，再加入5～200 ml高純水，超聲分散10～30分鐘使其完全溶解或分散，得極性分子水溶液或水分散液；
c．將步驟b所得極性分子水溶液轉移至由步驟a制備的TiO2分散液中，然后用高純水定容至1000 ml，再進行超聲分散處理，時間為0.5～8小時。
優選地，所述水溶性纖維素為果膠或者樹膠。
優選地，所述β-環糊精衍生物為羥丙基-β-環糊精或者羥乙基-β-環糊精或者羧甲基-β-環糊精。
本發明的益處在于針對納米TiO2的非共價鍵包覆和抗菌性能提出了新的思路，為其抗菌活性的改善提供了一種簡便、有效的方法。
具體實施方式
實施例一：
殼聚糖包覆修飾納米TiO2的制備
取25 mg納米TiO2于1000 ml容量瓶中，加高純500 ml，超聲分散2~4小時。
取150 mg殼聚糖于燒杯中，加入200 ml高純水，超聲20分鐘使殼聚糖完全溶解得殼聚糖水溶液。
將第二步所制取的殼聚糖水溶液轉移至第一步所制備的納米TiO2分散液中，用高純去離子水洗滌燒杯3次左右，一并轉移至該容量瓶中，然后繼續用高純去離子水定容。將該容量瓶超聲分散處理3小時，得濃度為25 ppm 的納米TiO2分散液。
具體配方如下：
納米TiO2 25mg
殼聚糖 150mg
高純水 200ml
實施例二：
水溶性纖維素包覆修飾納米TiO2的制備
取50 mg納米TiO2于1000 ml容量瓶中，加高純水500 ml，超聲分散2~4小時。
取250 mg水溶性纖維素于燒杯中，加入200 ml高純水，超聲20分鐘得水溶性纖維素水溶液。
將第二步所制取的水溶性纖維素水溶液轉移至第一步所制備的納米TiO2分散液中，用高純去離子水洗滌燒杯3次左右，一并轉移至該容量瓶中，然后繼續用高純去離子水定容。將該容量瓶超聲分散處理3小時，得濃度為50 ppm 的納米TiO2分散液。
具體配方如下：
納米TiO2 50mg
水溶性纖維素 250mg
高純水 200ml
實施例三：
羥丙基-β-環糊精包覆修飾納米TiO2的制備
取200 mg納米TiO2于1000 ml容量瓶中，加高純水500 ml，超聲分散2~4小時。
取500mg羥丙基-β-環糊精于燒杯中，加入200 ml高純水，超聲20分鐘得羥丙基-β-環糊精水溶液。
將第二步所制取的羥丙基-β-環糊精水溶液轉移至第一步所制備的納米TiO2分散液中，用高純去離子水洗滌燒杯3次左右，一并轉移至該容量瓶中，然后繼續用高純去離子水定容。將該容量瓶超聲分散處理3小時，得濃度為200 ppm 的納米TiO2分散液。
具體配方如下：
納米TiO2 200 mg
羥丙基-β-環糊精 500mg
高純水 200ml
實施例四：
水溶性纖維素聯合殼聚糖包覆修飾納米TiO2的制備
取500 mg納米TiO2于1000 ml容量瓶中，加高純水500 ml，超聲分散2~4小時。
取200mg水溶性纖維素和50mg殼聚糖于燒杯中，加入200 ml高純水，超聲20分鐘得水溶性纖維素殼聚糖水溶液。
將第二步所制取的水溶性纖維素殼聚糖水溶液轉移至第一步所制備的納米TiO2分散液中，用高純去離子水洗滌燒杯3次左右，一并轉移至該容量瓶中，然后繼續用高純去離子水定容。將該容量瓶超聲分散處理3小時，得濃度為500 ppm 的納米TiO2分散液。
具體配方如下：
納米TiO2 500 mg
水溶性纖維素 200mg
殼聚糖 50mg
高純水 200ml
分散液抑菌實驗：
通過微量肉湯稀釋法確定殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物光催化抑菌效果
96孔板中每孔加入100μl用LB肉湯稀釋的系列抗菌藥物，濃度為25ppm的納米二氧化鈦復合物作為實驗組，生理鹽水作為陰性對照組。再在已加入抗菌藥物的孔中每孔加10μl稀釋的菌懸液，以使接種后96孔板中每孔的菌含量約為5×105 cfu/ml。將波長為365nm，功率為20w的近紫外燈作為激發光源，于（35±2）℃ CO2恒溫培養箱中孵育24 h后，用微量移液器混勻孔內細菌，取5μl加入995μl生理鹽水中，作200倍稀釋，再從已稀釋的菌懸液中取5μl加入995μl生理鹽水中作200倍稀釋，以此類推，必要時可做3個梯度，再分別取5μl不同稀釋倍數的菌懸液加入血瓊脂平板，用L型玻棒涂布均勻，于（35±2）℃ CO2恒溫培養箱中孵育過夜后選取適當稀釋度的細菌進行菌落計數，最終推算得出經首個24h培養箱孵育后每孔的菌含量，并取相應對數值進行統計學分析。結果發現殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌均和銅綠假單胞菌假單胞菌均有抑菌性。
殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物促動物創面愈合實驗
創面制備
Wistar大鼠成功麻醉后，將其俯臥位固定于手術臺上，于背部標記一直徑為2cm圓形區域，背部剪毛皮膚處行碘伏消毒后，用剪刀沿著標記線剪除全層皮膚直至深筋膜，形成相應的圓形創面。再次用碘伏消毒,生理鹽水沖洗，拭干。創面均用無菌凡士林覆蓋，每日換藥后均更換無菌敷料。創面制備后，為防止大鼠出現創面感染，每只大鼠每日均行肌注慶大霉素，連續注射3天。
創面處理
每日上午9點至10點，對每只大鼠進行創面換藥及給藥處理。采用20ml無菌注射器向創面滴注的方式，對3組大鼠分別予以殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物組（濃度為25ppm），殼聚糖組，生理鹽水對照組進行滴注，使藥物浸潤整個創面為宜，量約0.25ml每個創面。并采用3x3cm無菌紗布小塊充分潤濕，覆蓋于創面，外用無菌輔料包扎，膠布固定。
觀察指標
觀察創面的肉芽顏色、有/無水腫發白、分泌物的量、有/無化膿。痊愈：創面全部愈合，無痂下積膿等假性愈合現象。顯效：創面面積縮小范圍>75%，無膿性分泌物，肉芽組織新鮮，顏色鮮紅；有效：創面面積縮小范圍>25 %，無膿性分泌物或膿性分泌物明顯減少，肉芽組織色紅；無效：創面面積縮小范圍< 25 % ，創面膿性分泌物無明顯減少，肉芽組織色暗,創面無明顯縮小趨勢。創面痊愈時間，是指創面達95％以上愈合的天數。創面愈合率＝（ 原始面積—未愈合面積）/原始面積x100％。分別于傷后第3天，第7天和第13天觀察創面情況并照相，用計算機圖像分析系統（CAD軟件）計算創面未愈合面積，然后計算各創面愈合率。
實驗結果
創面痊愈時間：殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物組及殼聚糖組平均創面痊愈時間較生理鹽水組縮短（差異存在統計學意義，P＜0.05）。殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物組平均創面痊愈時間較生理鹽水組明顯縮短（差異存在統計學意義，P＜0.01）。殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物組平均愈合時間較殼聚糖組縮短（差異無統計學意義，P＞0.05）。
創面愈合率：各組于傷后第3、7、13天進行創面愈合率比較，其中第3天、7天、13天殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物組及殼聚糖組創面愈合率大于生理鹽水組，其中以殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物組最大（差異存在統計學意義，P＜0.05）。殼聚糖包覆修飾納米二氧化鈦復合物組創面愈合率大于殼聚糖組（差異無統計學意義，P＞0.05）。
本發明不限于實施例的范圍，凡是能夠非共價鍵包覆修飾納米二氧化鈦的工藝，均在本發明保護范圍之內。