專利名稱：納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種殼聚糖與膠乳共混抗菌物及其制備方法，尤其是一種用于醫學方面的納 米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物及其制備方法。
背景技術：
現有制備具有抗菌性能的膠乳通常使用季銨鹽、Ag離子、四甲基二硫代草酰胺(TMDTO) 等作為抗菌劑與膠乳進行接枝或者共混反應從而使膠乳具有抗菌性。
殼聚糖是生物界中大量存在的唯一的一種堿性多糖，以其獨特的生物相容性、生物降解 性、抗菌性、無毒性、生物活性和物理化學性質引起人們的重視，在化工、紡織、印染、造 紙和醫藥等領域有廣泛的應用前景。
公開號為CN100351293的"納米蒙脫土改性天然膠乳醫用制品的制備方法"的發明專利， 是首先利用來自粘土礦物的蒙脫土原土或經過十二至十八垸基三甲基氯化銨或溴化銨處理的 有機蒙脫土，經過碾磨獲得片層厚度為5 nm 500 nra的納米蒙脫土，再以天然膠乳為原料， 在原料預硫化或配合工序中均勻加入納米蒙脫土，使之分散到天然膠乳中，通過擠出或浸漬、 泡洗、濾瀝、硫化干燥即制得成品。該發明工藝簡單，制得的醫用制品的耐老化性能、抗拉 伸性能、抗撕裂性能和抗微生物滲透性能優良。但是缺乏抑菌性，而且耗時長，加入試劑多， 易對人體健康產生威脅。
公開號為CN1375519的"防塵、抗菌專用膠乳"的發明專利，在防塵專用膠乳聚合生產 過程中引入納米抗菌材料，該專利是首先將納米級的二氧化鈦抗菌劑材料用泵料機泵入醋酸 乙烯一丙烯酸酯單體混合物中，而后將固體乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂溶到上述混合物中，形 成乙烯-醋酸乙烯共聚物一抗菌劑——單體溶液，在高速攪拌條件下加入到含有乳化劑、膠 體穩定劑、緩沖劑的水中，同時加入自由基引發劑，再在7(TC 8(TC溫度下，高速攪拌進行 乳液聚合。用上述聚合過程得到的膠乳具有防塵和抗菌性能，適合于環保領域使用。但是該 發明專利使用的是二氧化鈦作為抗菌劑，是化學試劑，不具備生物活性，而且會對人體健康 產生威脅。
三峽大學的胡宗智、中山大學的林木良等探討了以天然高分子殼聚糖為原料，與聚乙烯 醇進行溶液共混而對其進行增韌改性，在該共混膜中，殼聚糖與聚乙烯醇兩者間有很好的相 容性，韌性得到了明顯的改善，但其熱穩定性及拉伸強度有所下降，同時并沒有體現出殼聚 糖所具有的抗菌性能。
發明內容
本發明采用殼聚糖作為醫用膠乳的抑菌成分，通過將殼聚糖納米化，使用納米級殼聚糖與膠乳共混的方法，提供一種共混抗菌物，使膠乳具有長效、安全的抑菌性能。以解決現有 技術中使用化學試劑作為膠乳抗菌成分對人體健康產生的潛在危害；還存在的制備抗菌膠乳 時間長、工藝復雜；以及使用殼聚糖時未能體現其抗菌性能等問題。
本發明的納米級殼聚糖與膠乳共混物是由納米級殼聚糖、膠乳與多聚磷酸鈉共混而成， 其組成和含量是通過以下配比來實現的
納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為h 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量 之比為1: 200 1: 50。
其優化配比是納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為h 2;多聚磷酸鈉與殼聚
糖的摩爾質量之比為1: K)0 1: 50。
上述納米級殼聚糖中所述的納米級是4nm 10nm。
本發明納米級殼聚糖與膠乳共混物的制備方法是按其組成和含量配比將殼聚糖溶于醋酸 溶液中并攪拌，靜置除泡后加入多聚磷酸鈉至溶液呈乳白色，用氫氧化鈉溶液調節pH，后用 分子篩過濾，再將其攪拌脫去其中的氨，倒入用氫氧化鈉溶液調節pH溶液中通入氮氣，攪拌、 靜置后即得納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。
本發明納米級殼聚糖與膠乳共混物的具體制備方法是按下列步驟進行
(1) 將殼聚糖溶于2%的醋酸溶液中，置于攪拌器中攪拌20min 60rain;
(2) 靜置除泡后加入多聚磷酸鈉至溶液呈乳白色；
(3) 用氫氧化鈉溶液調節溶液的pH至5. 0 6. 0，再用氨水調節pH至8. 5 9. 0;
(4) 用80目分子篩過濾膠乳后，將其倒入三孔燒瓶，由攪拌器以50r/min 200r/rain 的速度攪拌10min 30min脫去其中的氨；
(5) 倒入上述步驟(3)中配制好的納米級殼聚糖溶液中，并通入氮氣；
(6) 在50r/min 200r/min的轉速下攪拌1h 6h;
(7) 攪拌完成后，放置48小時成膜，得到納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。 本發明采用殼聚糖作為醫用膠乳的抑菌成分，通過將殼聚糖納米化，使用納米級殼聚糖
與膠乳共混的方法，提供了一種共混抗菌物，使膠乳具有長效、安全的抑菌性能，解決了現 有技術中使用化學試劑作為膠乳抗菌成分對人體健康產生的潛在危害的問題，也解決了現有 技術中使用殼聚糖未能發揮其抗菌性能的問題，還解決了現有技術中制備抗菌膠乳時間長、 工藝復雜等問題。
本發明納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物的制備方法的主要工藝特點在于(1)先對殼聚 糖進行了 4nm 10咖的納米化處理，使其成為納米級的殼聚糖溶液，使反應中更易于與膠乳 混合，縮短了反應時間；(2)對殼聚糖進行納米化處理時，沒有在攪拌的過程中加入分散劑，而是靜置除泡后再加入分散劑，排除了氣泡對溶液顏色判斷造成的影響；(3)納米級的殼聚 糖與膠乳進行共混保證了反應的均勻度。
本發明納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物的主要特點在于通過對原材料膠乳以及納米級 殼聚糖與膠乳共混物的紅外圖譜進行對比分析，說明該納米級殼聚糖與膠乳的相容性良好(圖
2、圖3);經抑菌環試驗檢測本發明殼聚糖與膠乳共混物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有 顯著的抑制作用，在37'C的培養條件下形成了》10m的抑菌環(圖4、圖5);膠乳與殼聚糖 共混后力學性能沒有顯著變化，都處于正常范圍內；而且本方法操作簡便、快捷，排除了有 毒化學試劑的使用，保障了人身的健康。可安全地用于醫學領域，且材料價格低廉，經濟實 用，為制造天然穩定、對人體無害的生物醫用高分子材料提供了一種新途徑。
圖1是納米級殼聚糖掃描電鏡圖
圖中黑色顆粒狀物質為納米級的殼聚糖，由標尺可看出納米級殼聚糖粒子直徑大約為 4 5nm左右，同時看到粒子分散均勻，證明殼聚糖成為了均勻的納米級殼聚糖。 圖2天然膠乳的紅外光譜圖
圖中看到在2960cm"處出現了一CH3鍵的伸縮振動吸收峰，2926 cirf'處出現了~0]2—基 團的伸縮振動吸收峰，2852 cm—'及2726 cm—'處出現了一C一H鍵的伸縮振動，1652cnT'處出現 的吸收峰為一C二C一鍵的面外振動吸收峰，1436和1375cn^處分別為一C—H鍵的剪式振動和 彎曲振動，840cm—'處出現了-C一H鍵的面外彎曲振動。
圖3納米級殼聚糖與膠乳共混的紅外光譜圖
圖中3380cm-l處出現了羥基、氨基的伸縮振動峰，這是殼聚糖的特征峰；2878 cm-1 為C一H伸縮振動峰，1564 cm-1為N—H變形振動峰；1073 era-l處為P-D吡喃葡萄糖苷的特征 峰，1125 cm-1為C一N伸縮振動峰，1658 cnrl與1318 cm-l處為殘余乙酰基的吸收峰。而天然 膠乳的相關特征吸收峰全部保留，說明納米級殼聚糖與膠乳很好的共混在一起。
圖4是膠乳與殼聚糖共混后的大腸桿菌的抑菌環試驗圖。
圖中看到空白試樣周圍長滿了大腸桿菌的菌落，而進行了與殼聚糖共混工藝的膠乳周 圍則形成了》10mm的抑菌環，證明與納米級殼聚糖共混后的膠乳具備抗菌性能。 圖5是膠乳與殼聚糖共混后的金黃色葡萄球菌的抑菌環試驗圖。
圖中看到空白試樣周圍長滿了金黃色葡萄球菌的菌落，而進行了與殼聚糖共混工藝的 膠乳周圍則形成了》10im的抑菌環，證明與納米級殼聚糖共混后的膠乳具備抗菌性能。
具體實施例方式
本發明納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物的制備方法是將殼聚糖溶于醋酸溶液中并進行攪拌，靜置除泡后加入多聚磷酸鈉至溶液呈乳白色，用氫氧化鈉溶液調節PH，后用分子篩進行 過濾，再將其攪拌脫去其中的氨，倒入用氫氧化鈉溶液調節PH溶液中通入氮氣，攪拌、靜置
后能夠得到由納米級殼聚糖、膠乳和多聚磷酸鈉組成的，其含量配比為納米級殼聚糖與膠乳
的摩爾質量之比h 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比1: 200 1: 50的納米級 殼聚糖與膠乳共混抗菌物。
下面通過實施例來進一步詳細說明本發明的
具體實施例方式
實施例1
(1) 將0. 04g殼聚糖溶于20ml 2%的醋酸溶液中，置于磁力攪拌器上攪拌40min;
(2) 靜置5min除泡后加入分散劑多聚磷酸鈉3. 35mg至溶液呈乳白色；
(3) 用氫氧化鈉溶液調節溶液的pH至5. 0 6. 0,再用氨水調節pH至8. 5 9. 0;
(4) 用80目分子篩過濾10ml膠乳，將其倒入三孔燒瓶，使用電動攪拌器以60r/min的 速度先攪拌10min脫去其中的氨；
(5) 倒入10ml在第三步配制好的納米級殼聚糖溶液，通入氮氣；
(6) 在60r/min的轉速下攪拌3h;
(7) 攪拌完成后取出，放置48小時后成膜。 通過上述制備方法得到由納米級殼聚糖、膠乳和多聚磷酸鈉組成的、按其含量配比為納
米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為 1: 200 1: 50的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。
實施例2
按照實施例1的工藝方法，實施例2的區別在于納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比 為1: 5;溶于20ml 2%的醋酸溶液中；在100r/min的轉速下攪拌2h。得到納米級殼聚糖與 膠乳的摩爾質量之比為1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為h 200 1:
50的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。 實施例3
按照實施例1的工藝方法，實施例3的區別在于納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比
為2: 1;溶于20ml 2%的醋酸溶液中；在80r/rain的轉速下攪拌4h。得到納米級殼聚糖與膠
乳的摩爾質量之比為1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為1: 200 1: 50
的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。
實施例4:
按照實施例l的工藝方法，實施例4的區別在于多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比 為l: 200;攪拌3h。得到納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為1: 200 1: 50的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。 實施例5
按照實施例1的工藝方法，實施例5的區別在于多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比
為1: 50;在200r/rain的速度下攪拌6h。得到納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為1: 200 1: 50的納米級殼聚糖與膠乳共混 抗菌物。 實施例6
按照實施例1的工藝方法，實施例6的區別在于納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比
為1: 3;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為1: 80;在150r/min的速度下攪拌3h。得
到納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之 比為h 200 1: 50的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。 實施例7
按照實施例1的工藝方法，實施例7的區別在于:制備納米級殼聚糖時,攪拌時間為60min; 使用150r/min的速度攪拌30min除去膠乳中的氨；在200r/min的速度下攪拌1h。得到納米 級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為1: 200 1: 50的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。
實施例8
按照實施例1的工藝方法，實施例8的區別在于:制備納米級殼聚糖時，攪拌時間為20min; 納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 4;在50r/min的速度下攪拌6h。得到納米級殼聚
糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為1: 200 1: 50的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。 實施例9
按照實施例1的工藝方法，實施例9的區別在于多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比
為1: 80;納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 5;在200r/min的速度下攪拌3h。得
到納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之 比為1: 200 1: 50的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。 實施例10
按照實施例1的工藝方法，實施例10的區別在于使用200r/min的速度攪拌20min脫 去膠乳中的氨；在50r/min的速度下攪拌6h。得到納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為 1: 5 2: 1;多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為1: 200 1: 50的納米級殼聚糖與膠 乳共混抗菌物。
權利要求
1.一種納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物，其特征在于該共混抗菌物是由納米級殼聚糖、膠乳和多聚磷酸鈉組成，其含量配比是納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1∶5～2∶1；多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為1∶200～1∶50。
2. 如權利要求1所述的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物，其特征在于該共混抗菌物含量 的優化配比是納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1: 1 1: 2;多聚磷酸鈉與殼聚糖的 摩爾質量之比為1: 100 1: 50。
3. 如權利要求1或2所述的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物，其特征在于該共混抗菌物中的納米級殼聚糖中所述的納米級是4nm 10nm。
4. 一種用于權利要求1所述的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物的制備方法，該制備方法 是按其組成和含量配比將殼聚糖溶于醋酸溶液中并攪拌，靜置除泡后加入多聚磷酸鈉至溶液 呈乳白色，用氫氧化鈉溶液調節pH，后用分子篩過濾，再將其攪拌脫去其中的氨，倒入用氫 氧化鈉溶液調節pH溶液中通入氮氣，攪拌、靜置后即得納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。
5. 如權利要求4所述的納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物的制備方法，該共混抗菌物的具 體制備方法按下列步驟進行-(1) 將殼聚糖溶于2%的醋酸溶液中，置于攪拌器中攪拌20min 60min;(2) 靜置除泡后加入多聚磷酸鈉至溶液呈乳白色；(3) 用氫氧化鈉溶液調節溶液的pH至5.0 6.0，再用氨水調節pH至8.5 9.0;(4) 用80目分子篩過濾膠乳后，將其倒入三孔燒瓶，由攪拌器以50r/min 200r/min 的速度攪拌10min 30min脫去其中的氨；(5) 倒入上述步驟(3)中配制好的納米級殼聚糖溶液中，并通入氮氣；(6) 在50r/min 200r/min的轉速下攪拌lh 6h;(7) 攪拌完成后，放置48小時成膜，得到納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物。
全文摘要
本發明公開了一種納米級殼聚糖與膠乳共混抗菌物及其制備方法，該共混抗菌物的含量配比是納米級殼聚糖與膠乳的摩爾質量之比為1∶5～2∶1，多聚磷酸鈉與殼聚糖的摩爾質量之比為1∶200～1∶50。該共混抗菌物的制備方法是將殼聚糖納米化后再與膠乳進行共混。本發明在不改變膠乳原有力學性能的前提下提高了膠乳的抗菌性能，而且操作簡便、快捷，排除了有毒化學試劑的使用，經抑菌環試驗檢測對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有顯著的抑制作用，在37℃的培養條件下形成了≥10mm的抑菌環，具有顯著的抑菌作用，所用材料對人體無害，價格低廉，可用于醫用材料領域。
文檔編號C08L5/08GK101314650SQ20081005543
公開日2008年12月3日 申請日期2008年7月16日 優先權日2008年7月16日
發明者瑩 侯, 利 張, 米振國, 許并社, 鵬 賈, 魏麗喬 申請人:太原理工大學