CN1168766C - 高强度抗菌性双醛淀粉交联壳聚糖膜及其制法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度抗菌性双醛淀粉交联壳聚糖膜及其制法和用途，由1-3%(重量比)的壳聚糖醋酸水溶液，与2-7%(重量比)的双醛淀粉水溶液充分搅拌混合，离心脱泡、制膜、除酸、水洗、晾干，干膜即为本发明所需双醛淀粉交联壳聚糖膜。本发明制备的壳聚糖交联膜具有优异的力学强度、柔韧性及良好的抗菌性能，对人体无毒副作用。本发明提出用双醛淀粉对壳聚糖进行交联，大幅度的提高了壳聚糖膜的机械强度和柔韧性；同时，本发明还模拟人体生理pH值(7.2-7.6)的条件，将所制备的一系列壳聚糖交联膜对两种常见的具有代表性的细菌(金黄色葡萄球菌及大肠杆菌)进行了抗菌实验，结果表明所制备的一系列壳聚糖交联膜均具有良好的抑菌作用，其作为生物医用材料应用于临床将会减少伤口感染的几率。
Description
技术领域
本发明涉及高分子化合物的组合物，尤其是一种高强度抗菌性双醛淀粉交联壳聚糖膜及其制法和用途。
背景技术
壳聚糖(Chitosan，CS)为β-(1→4)-2-氨基-D-吡喃葡聚糖，具有良好的生物活性、生物相容性、生物可降解性以及抗菌、止血、消炎和促进伤口愈合等生物功能。壳聚糖的线型分子链结构使其具有优良的成膜性，其膜材料可用作人造皮肤、止血材料和伤口包扎材料等。到目前为止，几乎还没有壳聚糖膜得到工业化生产的实际商业应用，最重要的原因之一即为壳聚糖膜质脆，力学性能较差，因此提高壳聚糖膜材料的机械强度就成为拓展其应用的关键。目前广泛采用环氧氯丙烷、戊二醛、二元酸酐等交联剂与壳聚糖交联的方法可以提高壳聚糖膜的力学性能，但是这些交联剂本身就是毒性较强的物质，对人体健康有害，其作为医用材料的应用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足和存在的问题，进而提供一种对人体无毒副作用的高强度抗菌性双醛淀粉交联壳聚糖膜及其制法和用途。
本发明提供的技术方案是：高强度抗菌性双醛淀粉交联壳聚糖膜，将1-3％(重量比)的壳聚糖醋酸水溶液，与2-7％(重量比)的双醛淀粉水溶液充分搅拌混合，离心脱泡、制膜、除酸、水洗、晾干，干膜即为本发明所需双醛淀粉交联壳聚糖膜。
本发明还提供了上述高强度抗菌性双醛淀粉交联壳聚糖膜的制法，将壳聚糖溶于1-4％(体积比)的醋酸水溶液，过滤，得1-3％(重量比)的壳聚糖溶液；将双醛淀粉溶于60℃-80℃的水中，过滤得2-7％(重量比)的双醛淀粉水溶液。将上述壳聚糖溶液与双醛淀粉水溶液按重量比为100∶1-10的比例充分搅拌混合，离心脱泡，然后用两端系铜丝的平直玻璃管在洁净的玻璃板上刮膜，红外灯烘干。将上述玻璃板放入重量百分数为1-5％的NaOH水溶液中和残留酸。取下膜，流水充分冲洗，再用蒸馏水洗涤晾干，干膜即为上述双醛淀粉交联壳聚糖膜。
本发明制备的壳聚糖交联膜具有优异的力学强度、柔韧性及良好的抗菌性能，对人体无毒副作用。双醛淀粉(Dialdehyde Starch，DAS)是一种天然高分子双醛，也是一种性能优异的交联剂，对人体无毒副作用，广泛应用于纺织、医药、食品等领域。本发明提出用双醛淀粉对壳聚糖进行交联，大幅度的提高了壳聚糖膜的机械强度和柔韧性；同时，本发明还模拟人体生理pH值(7.2-7.6)的条件，将所制备的一系列壳聚糖交联膜对两种常见的具有代表性的细菌(金黄色葡萄球菌及大肠杆菌)进行了抗菌实验，结果表明所制备的一系列壳聚糖交联膜均具有良好的抑菌作用，其作为生物医用材料应用于临床将会减少伤口感染的几率。
具体实施方式
实施例1：将脱乙酰度为90.2％，粘均分子量为5.0×105的壳聚糖溶于2％(体积比)的醋酸水溶液，过滤，得3％(重量比)的壳聚糖溶液；将氧化度为63.5％的双醛淀粉溶于60℃的水中，过滤得5％(重量比)的双醛淀粉水溶液。将上述壳聚糖溶液与双醛淀粉水溶液按99∶1(重量比)的比例充分搅拌混合，离心脱泡，然后用两端系铜丝的平直玻璃管在洁净的玻璃板上刮膜，红外灯烘干。将上述玻璃板放入重量百分数为1-5％的NaOH溶液中和残留酸。取下膜，流水充分冲洗，再用蒸馏水洗涤晾干得到含1％(重量比)双醛淀粉的双醛淀粉交联壳聚糖膜CSD-1。
实施例2：将上述壳聚糖溶液与双醛淀粉水溶液的混合比例改为97∶3(重量比)，其余同实施例1，得到含3％(重量比)双醛淀粉的双醛淀粉交联壳聚糖膜CSD-2。
实施例3：将上述壳聚糖溶液与双醛淀粉水溶液的混合比例改为95∶5(重量比)，其余同实施例1，得到含5％(重量比)双醛淀粉的双醛淀粉交联壳聚糖膜CSD-3。
实施例4：将上述壳聚糖溶液与双醛淀粉水溶液的混合比例改为93∶7(重量比)，其余同实施例1，得到含7％(重量比)双醛淀粉的双醛淀粉交联壳聚糖膜CSD-4。
实施例5：将上述壳聚糖溶液与双醛淀粉水溶液的混合比例改为91∶9(重量比)，其余同实施例1，得到含9％(重量比)双醛淀粉的双醛淀粉交联壳聚糖膜CSD-5。
比较例：将脱乙酰度为90.2％，粘均分子量为5.0×105的壳聚糖溶于2％(体积比)的醋酸水溶液，过滤，得3％(重量比)的壳聚糖溶液；将上述壳聚糖溶液离心脱泡，然后用两端系铜丝的平直玻璃管在洁净的玻璃板上刮膜，红外灯烘干。将上述玻璃板放入质量分数为1-5％的NaOH溶液中和残留酸。取下膜，流水充分冲洗，再用蒸馏水洗涤晾干得到壳聚糖膜CS。
按照ISO6239-1986(E)标准测试双醛淀粉交联壳聚糖膜CSD-1、CSD-2、CSD-3、CSD-4、CSD-5和壳聚糖膜CS的抗张强度(σb)及断裂伸长率(εb)，实验速度为5mm/min，重复五次取平均值。测试结果列于表1。
表1：双醛淀粉交联壳聚糖膜的力学性能
样品 抗张强度/MPa 断裂伸长率/％
CS 46.0 16.9
CSD-1 84.5 19.5
CSD-2 106.1 23.7
CSD-3 113.1 27.0
CSD-4 101.8 21.3
CSD-5 86.9 11.5
从表中可以发现：随着双醛淀粉含量增加，交联膜的抗张强度迅速增大，当双醛淀粉含量为5％时达最大值，其值为113.1MPa，比纯壳聚糖膜CS的抗张强度(46.0MPa)提高了145.7％。壳聚糖交联膜的断裂伸长率变化趋势与其抗张强度的变化趋势相似，当双醛淀粉含量为5％时达最大值，其值为27.0％，比纯壳聚糖膜的断裂伸长率(16.9％)提高了59.8％。
壳聚糖的抑菌作用机制比较复杂，主要原因可能是：壳聚糖为阳离子聚合物，其分子链上含有带正电荷的氨基，能将细菌粘接在一起，阻止其扩散，从而使壳聚糖具有抑菌作用。
表2：双醛淀粉交联壳聚糖膜的抗菌性能
菌落数(CFU/cm2)
样品
金黄色葡萄球菌 大肠杆菌
CSD-1 5.6×103 6.4×103
CSD-2 1.0×104 9.8×103
CSD-3 3.5×104 5.1×104
CSD-4 6.2×104 7.8×104
CSD-5 7.0×104 9.3×104
对照 4.6×105 7.8×105
表2示出了双醛淀粉交联壳聚糖膜的体外抑菌效果，对照样品为不加膜的空白样品。从表中可以发现，所制备的一系列壳聚糖交联膜均具有一定的抑菌作用，其作为生物医用材料应用于临床将会减少伤口感染的几率。
Claims (3)
1.一种高强度抗菌性双醛淀粉交联壳聚糖膜，由1-3％(重量百分比)的壳聚糖醋酸水溶液，与2-7％(重量百分比)的双醛淀粉水溶液而制得。
2.权利要求1所述双醛淀粉交联壳聚糖膜的制法，其特征是：将壳聚糖溶于1-4％(体积百分比)的醋酸水溶液，过滤，得1-3％(重量百分比)的壳聚糖溶液；将双醛淀粉溶于60℃-80℃的水中，过滤得2-7％(重量百分比)的双醛淀粉水溶液；将上述壳聚糖溶液与双醛淀粉水溶液按重量比为100∶1-10的比例充分搅拌混合，离心脱泡，然后用两端系铜丝的平直玻璃管在洁净的玻璃板上刮膜，红外灯烘干；将上述玻璃板放入重量百分比为1-5％的NaOH水溶液中和残留酸；取下膜，流水充分冲洗，再用蒸馏水洗涤、晾干，干膜即为权利要求1所述双醛淀粉交联壳聚糖膜。
3.权利要求1所述双醛淀粉交联壳聚糖膜用作生物医用材料。
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