CN102031590A

CN102031590A - 新型海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法

Info

Publication number: CN102031590A
Application number: CN 201110005016
Authority: CN
Inventors: 樊李红; 李名家; 贡玉圭; 彭凯
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2011-04-27

Abstract

本发明涉及新型海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法，即：将羟丙基壳聚糖溶于蒸馏水配成质量浓度为1%~10%的溶液，将海藻酸钠溶于蒸馏水配成质量浓度为3%~15%的溶液，再将这两种溶液充分混合，其中羟丙基壳聚糖占所述抗菌共混纤维的质量的比例为5%~70%，然后过滤、离心脱泡，于室温下在凝固液中以溶液纺丝法制得半成品纤维，该半成品纤维经AgNO₃溶液浸泡处理后于室温下晾干，得到所述海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维。本发明工艺简单，操作方便，所制备的共混纤维具有优良的力学性能、抗菌作用和吸湿、保湿性，又因其原料为无毒、原料来源广，且具有生物降解性等优良特性，可广泛用于医药、纺丝等领域。

Description

新型海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及医用生物高分子材料科学领域，特别是一种新型海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法。

背景技术

海藻酸是从褐藻中提取的，由

，甘露糖醛酸和

，

Figure 2011100050168100002DEST_PATH_IMAGE004

古罗糖醛酸组成的天然线性多糖。海藻酸的钙盐广泛应用于医用敷料上，其在与伤口上的脓血接触后，人体中的钠离子跟敷料上的钙离子发生离子交换。当越来越多的钠离子进入敷料之后，敷料本身慢慢地由水不溶的海藻酸钙转移成水溶的海藻酸钠，大量的水分进入纤维而使敷料形成胶体。伤口上的敷料可以形成一层潮湿的水凝胶，从而给伤口提供一个潮湿的愈合环境。许多临床试验已经证明由海藻酸纤维制成的医用敷料不但有良好的吸湿性，而且比传统的纱布、绷带更能促进伤口的复愈。海藻酸医用敷料更换时更易于清洗，避免传统敷料在更换时与伤口粘连而引起的二次损伤。海藻酸还具有活化巨噬细胞促进伤口愈合的作用。

羟丙基壳聚糖是一种水溶性的壳聚糖衍生物，其不仅具有生理适应性、可完全分解性、多功能反应性、立体结构与手征性、可再生性等优异性能，还具有良好的水溶性、吸湿保湿性、起泡性、乳化性、配伍性和成膜性，而且还保留了壳聚糖本身所特有的抗菌性，使其在化妆品、医药、纺织、食品等领域得到广泛应用。研究表明，羟丙基壳聚糖对骨关节炎有很好的预防和治疗效果，与其他药物混合能治疗皮肤溃疡等许多皮肤炎症，能促进表皮细胞的生长。较高特性粘度的羟丙基壳聚糖比羟乙基壳聚糖、二羟丙基壳聚糖具有更好的抗凝血性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法，该方法所制备的共混纤维集海藻酸钠与羟丙基壳聚糖的优异性能于一体，达到两种医用高分子材料生理功效协同增效以及共混纤维吸水率的提高和机械性能的改善。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法，具体是：将羟丙基壳聚糖溶于蒸馏水配成质量浓度为1%~10%的溶液，将海藻酸钠溶于蒸馏水配成质量浓度为3%~15%的溶液，再将这两种溶液充分混合，其中羟丙基壳聚糖占所述抗菌共混纤维的质量的比例为5%~70%，然后过滤、离心脱泡，于室温下在凝固液中以溶液纺丝法制得半成品纤维，该半成品纤维经AgNO₃溶液浸泡处理后于室温下自然晾干，得到所述海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维。

所述羟丙基壳聚糖可以由以下方法制得：

先将壳聚糖与质量浓度为40%~60%的NaOH水溶液充分混合搅拌，再经冷冻过夜后解冻，移到三口烧瓶中，加入异丙醇，室温下搅拌30-60min，再加入四甲基氢氧化铵溶液和环氧丙烷，室温下再搅拌60~120min后回流加热到45~55℃恒温6-12h，冷却，过滤，再用蒸馏水溶解，过滤，透析，浓缩，真空干燥，最终得到精制的羟丙基壳聚糖。

所述的壳聚糖用量为15~30g，NaOH水溶液体积为15~30mL，异丙醇和环氧丙烷用量均为200~400mL，四甲基氢氧化铵溶液用量为4~10mL，该四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为10 %。

所述的凝固液可由质量分数5%~10%的氯化钙水溶液与乙醇按体积比为1：1~3：1混合而成。

所述的AgNO₃溶液质量浓度为0.1%~1%。

海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的纤维的拉伸率为20%~30% 。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

其一.在较温和的条件下制得羟丙基壳聚糖，并采用溶液纺丝法制备了羟丙基壳聚糖/海藻酸钠共混纤维，以期通过两种分子间强烈的氢键作用及良好的相容性，达到两种医用高分子材料生理功效协同增效以及共混纤维吸水率的提高和机械性能的改善。

其二.由于羟丙基壳聚糖保留了壳聚糖特有的抗菌性能，用其对纤维进行处理，可以用来制备抗菌纤维。

其三.由于海藻酸钠是天然高分子盐，羟丙基壳聚糖为天然高分子衍生物，均具有生物降解性，无毒，原料来源广；又由于纯海藻酸纤维力学性能优良，而羟丙基壳聚糖具有吸湿、保湿性及一定生物活性，故将二者混合可制得综合性能较好的共混纤维。该共混纤维可广泛应用于医药、纺丝等领域，尤其适合用于编织无纺布作为伤口敷料。

其四.工艺简单，操作方便，易于推广。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法，包括以下步骤：

羟丙基壳聚糖的制备：分别取15g壳聚糖与15 mL 50%（质量浓度）NaOH水溶液充分混合搅拌，冷冻过夜后解冻，移到三口烧瓶中，加入150 mL异丙醇，室温下搅拌30min，再加入5 mL10%四甲基氢氧化铵溶液和150 mL环氧丙烷，室温下再搅拌60min后回流加热到55℃恒温6h，经后处理得到精制的羟丙基壳聚糖。

海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌纤维的制备：将制备好的羟丙基壳聚糖溶于蒸馏水配成3%的溶液；将海藻酸钠溶于蒸馏水配制成5%的溶液，按照纤维中羟丙基壳聚糖质量分数10%将两种溶液充分混合，过滤，离心脱泡后于室温下在5%的氯化钙水溶液与乙醇的凝固液中（氯化钙水溶液与乙醇的体积比为3:1）以溶液纺丝法制得（拉伸率为20%），将制得的纤维经1%（质量浓度）AgNO₃溶液浸泡处理，于室温下自然晾干即可。

本实施例制备的抗菌共混纤维，其力学性能、吸水率及抗菌性能见表1。

实施例2：

羟丙基壳聚糖的制备：分别取20g壳聚糖与20mL 50%（质量浓度）NaOH水溶液充分混合搅拌，冷冻过夜后解冻，移到三口烧瓶中，加入200mL异丙醇，室温下搅拌30min，再加入6 mL10%四甲基氢氧化铵溶液和200 mL环氧丙烷，室温下再搅拌60min后回流加热到45℃恒温6h，经后处理得到精制的羟丙基壳聚糖。

海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌纤维的制备：将制备好的羟丙基壳聚糖溶于蒸馏水配成5%的溶液；将海藻酸钠溶于蒸馏水配制成10%的溶液，按照纤维中羟丙基壳聚糖质量分数30%将两种溶液充分混合，过滤，离心脱泡后于室温下在10%的氯化钙水溶液与乙醇的凝固液（氯化钙水溶液与乙醇的体积比为2.75:1）中以溶液纺丝法制得（拉伸率为22%），将制得的纤维经1%（质量浓度）AgNO₃溶液浸泡处理，于室温下自然晾干即可。

实施例3：

羟丙基壳聚糖的制备：分别取25g壳聚糖与25mL 50%（质量浓度）NaOH水溶液充分混合搅拌，冷冻过夜后解冻，移到三口烧瓶中，加入250mL异丙醇，室温下搅拌30min，再加入8mL10%四甲基氢氧化铵溶液和250mL环氧丙烷，室温下再搅拌60min后回流加热到55℃恒温8h，经后处理得到精制的羟丙基壳聚糖。

海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌纤维的制备：将制备好的羟丙基壳聚糖溶于蒸馏水配成10%的溶液；将海藻酸钠溶于蒸馏水配制成15%的溶液，按照纤维中羟丙基壳聚糖质量分数35%将两种溶液充分混合，过滤，离心脱泡后于室温下在15%的氯化钙水溶液与乙醇的凝固液中（氯化钙水溶液与乙醇的体积比为2:1）以溶液纺丝法制得（拉伸率为25%），将制得的纤维经1%（质量浓度）AgNO₃溶液浸泡处理，于室温下自然晾干即可。

实施例4：

羟丙基壳聚糖的制备：分别取30g壳聚糖与25mL 50%（质量浓度）NaOH水溶液充分混合搅拌，冷冻过夜后解冻，移到三口烧瓶中，加入250mL异丙醇，室温下搅拌30min，再加入10mL10%四甲基氢氧化铵溶液和300mL环氧丙烷, 室温下再搅拌60min后回流加热到50℃恒温12h，经后处理得到精制的羟丙基壳聚糖。

海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌纤维的制备：将制备好的羟丙基壳聚糖溶于蒸馏水配成3%的溶液；将海藻酸钠溶于蒸馏水配制成15%的溶液，按照纤维中羟丙基壳聚糖质量分数50%将两种溶液充分混合，过滤，离心脱泡后于室温下在15%的氯化钙水溶液与乙醇的凝固液中（氯化钙水溶液与乙醇的体积比为1.25:1以溶液纺丝法制得（拉伸率为30%），将制得的纤维经1%（质量浓度）AgNO₃溶液浸泡处理，于室温下自然晾干即可。

在上述实施例羟丙基壳聚糖的制备过程中，所述后处理工艺为常规技术，主要包括冷却、过滤、再溶解、过滤、透析、浓缩和真空干燥步骤，其中：再溶解是用蒸馏水完全溶解，浓缩为50~60℃下减压蒸馏浓缩，其余均为常规操作。

在上述实施例海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌纤维的制备过程中，所述过滤、离心脱泡和浸泡处理为常规技术，其中：离心脱泡为台式离心机下离心脱泡，浸泡处理时间为10~30min，其余均为常规操作。

上述实施例中所述溶液纺丝法为现有技术，该方法主要是湿法纺丝，即将制得的纺丝溶液从喷丝头的细孔中压出呈细流状，然后在凝固液中固化成丝。

表1中，抗张强度和断裂伸长率的数据指标，左侧数据为干态数据，右侧数据为湿态数据。例如：实例1的抗张强度的数据指标“11.58/2.45”分别为干态/湿态数据。

附表

表1

实例	抗张强度（cN/tex）	断裂伸长率（%）	吸水率（%）	抗菌性（%）
					实例1	11.58/2.45	20.6/41.3	136	>99.99
实例2	12.29/2.51	24.1/42.5	245	>99.99
					实例3	11.86/2.35	22.6/38.7	289	>99.99
实例4	10.79/1.79	20.3/34.9	356	>99.99

Claims

1. 一种海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法，其特征在于：将羟丙基壳聚糖溶于蒸馏水配成质量浓度为1%~10%的溶液，将海藻酸钠溶于蒸馏水配成质量浓度为3%~15%的溶液，再将这两种溶液充分混合，其中羟丙基壳聚糖占所述抗菌共混纤维的质量的比例为5%~70%，然后过滤、离心脱泡，于室温下在凝固液中以溶液纺丝法制得半成品纤维，该半成品纤维经AgNO₃溶液浸泡处理后于室温下自然晾干，得到所述海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维。

2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述羟丙基壳聚糖由以下方法制得：先将壳聚糖与质量浓度为40%~60%的NaOH水溶液充分混合搅拌，再经冷冻过夜后解冻，移到三口烧瓶中，加入异丙醇，室温下搅拌30-60min，再加入四甲基氢氧化铵溶液和环氧丙烷，室温下再搅拌60~120min后回流加热到45~55℃恒温6-12h，冷却，过滤，再用蒸馏水溶解，过滤，透析，浓缩，真空干燥，最终得到精制的羟丙基壳聚糖。

3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：壳聚糖用量为15~30g，NaOH水溶液体积为15~30mL，异丙醇和环氧丙烷用量均为200~400mL，四甲基氢氧化铵溶液用量为4~10mL，该四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为10 %。

4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：凝固液由质量分数5%~10%的氯化钙水溶液与乙醇按体积比为1：1~3：1混合而成。

5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：AgNO₃溶液质量浓度为0.1%~1%。

6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的纤维的拉伸率为20%~30% 。