CN102212208B - 细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法。该功能材料由以下步骤制备而得：细菌纤维素湿膜经预处理后，将其切片置于透明质酸溶液中浸渍，再将吸附透明质酸的细菌纤维素切片进行低温冷冻干燥，去除一定的水分。在碳化二亚胺作用下纤维素分子与透明质酸发生交联，形成细菌纤维素/透明质酸复合材料。由于交联，不仅增加了透明质酸的稳定性，同时还提高了细菌纤维素的润湿性、透气性以及生物相容性。本发明在细菌纤维素膜中交联一定量的透明质酸，可发挥细菌纤维素高柔韧性、附着性和透明质酸的具有保湿、营养、润肤作用，制备出的透明质酸复合细菌纤维素复合材料可用于促愈敷料和美白自营养型面膜等应用领域。
Description
技术领域
本发明属于用透明质酸改性细菌纤维素膜的交联技术，特别是一种细菌纤维素复合材料的制备方法。
背景技术
以化学合成原材料为主生产的创伤敷料和面膜，与肌肤的亲和性较差，使用后的遗弃物还会对环境造成污染。采用可再生原材料，特别是天然产物物生产此类产品意义重大
植物纤维素作为自然界最为丰富的天然高聚合物，其作为生物材料的研究早已受到关注，由于植物纤维素的含量、纤维素的提取和精制等技术问题。植物纤维素由于面膜的研究并不多见。与植物纤维素不同，细菌纤维素并不是细菌细胞壁的结构成分，而是细菌分泌到细胞外的产物，它呈独立的丝状纤维形态，是由单纯的葡萄糖缩聚而成的纤维素，其含量极高，且不掺木质素、半纤维素等其他多糖类杂质。近年来，开发基于细菌纤维素的用于人造皮肤和组织工程材料的研究引起了广泛关注。有关细菌纤维素作为面膜的工作也已有报道。但这些工作报道均是以单纯细菌纤维素作为膜材料，而没有实现膜基体材料对人肌体的营养控释、皮肤层损伤修复的功能型转变。人类皮肤成熟和老化过程也随着透明质酸的含量和新陈代谢而变化，它可以改善皮肤营养代谢，使皮肤柔嫩、光滑、去皱、增加弹性、防止衰老，在保湿的同时又是良好的透皮吸收促进剂。与其他营养成分配合使用，可以起到促进营养吸收的更理想效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，进行振荡培养，取该种子培养液接入发酵培养液中，摇匀，然后静态培养，制得细菌纤维素膜；
第二步，将第二步制得的细菌纤维素膜用水冲洗后静置于热水中，然后取出该细菌纤维素膜置于碱溶液中浸泡处理，之后经酸性缓冲溶液中和处理后，用去离子水浸泡该细菌纤维素膜至中性；
第三步，采用机械片膜技术，对第二步所得的细菌纤维素膜进行切割处理；
第四步，将第三步所得的细菌纤维素切片置于透明质酸溶液中进行浸渍处理；
第五步，第四步所得产物经过滤分离后，进行冷冻干燥，去除吸附体系中的水分；
第六步，将交联剂与第五步产物混合后进行交联反应；
第七步，对第六步所得产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)采用透明质酸对细菌纤维素膜进行交联改性，有利于形成高保湿、自营养、带有肌肤修复因子的复合材料，同时细菌纤维素对于透明质酸具有缓释作用；(2)采用片膜机切片技术，可实现细菌纤维素膜的厚度和均匀性的认为控制，解决生物培养过程中细菌纤维素膜的厚度不均而造成的废品率高的难题；(3)由于采用生物相容性好的透明质酸和细菌纤维素等作为原材料，这种细菌纤维素/透明质酸复合材料可在创伤敷料和中美白自营养面膜获得应用。
附图说明
附图是本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合附图，本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，进行振荡培养，取该种子培养液接入发酵培养液中，摇匀，然后静态培养，培养温度为26-32℃，种子液接入量为1％-10％，制得细菌纤维素膜；
第二步，将第二步制得的细菌纤维素膜用水冲洗后静置于热水中，热水的温度为80-90℃，静置时间为3小时，然后取出该细菌纤维素膜置于碱溶液中浸泡处理，之后经酸性缓冲溶液中和处理后，用去离子水浸泡该细菌纤维素膜至中性；碱溶液为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾溶液中的一种或几种的混合，碱溶液浓度为0.5％-10％，酸性缓冲溶液为醋酸-醋酸钠溶液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中的一种或两种的混合；
第三步，采用机械片膜技术，对第二步所得的细菌纤维素膜进行切割处理，所得细菌纤维素片膜厚度为1-5mm；
第四步，将第三步所得的细菌纤维素切片置于透明质酸溶液中进行浸渍处理，透明质酸溶液浓度为0.01-5.0％，透明质酸分子量为105-107；
第五步，第四步所得产物经过滤分离后，进行冷冻干燥，去除吸附体系中的水分，冷冻温度为-20--60℃，冷冻干燥时间为1-5小时，脱除该湿膜中30-70％的水分；
第六步，将交联剂与第五步产物混合后进行交联反应，交联剂为碳化二亚胺类、戊二醛、环氧氯丙烷中的一种或几种的混合，交联剂的用量为纤维素量的0.1-5％，反应温度为20-80℃，反应时间1-24h；
第七步，对第六步所得产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施实例1：本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，29℃恒温振荡培养12h，摇床转速120r·min-1。以5％的接种量接入发酵培养液中，摇匀，于29℃恒温培养一周，制备细菌纤维素膜。
第二步，产物的纯化处理把上述制得的纤维素膜取出用自来水冲洗数次后改用去离子水冲洗；冲洗后的膜放入80℃水中在下处理3h；用1％的氢氧化钠溶液对其浸泡，并将浸泡液放在40℃的水浴中处理60h；用pH为4.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液对氢氧化钠进行中和；用大量的去离子水浸泡纤维素膜，去除离子，pH试纸轻压膜测pH值，约7.2时保存备用。
第三步，对细菌纤维素膜进行片膜处理，采用机械片膜技术，把细菌纤维素切成厚度为3mm的均匀细菌纤维素膜。
第四步，浓度为1％透明质酸对厚度为3mm细菌纤维素膜进行浸泡12h。
第六步，将第五步产物过滤分离，加入2％碳化二亚胺交联剂，在30℃时反应24h。
第七步，对第六步产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
实施实例2：本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，30℃恒温振荡培养8h，摇床转速200r·min-1。以3％的接种量接入发酵培养液中，摇匀，于30℃恒温培养一周，制备细菌纤维素膜。
第二步，产物的纯化处理把上述制得的纤维素膜取出用自来水冲洗数次后改用去离子水冲洗；冲洗后的膜放入90℃水中在下处理3h；用2％的碳酸钠溶液对其浸泡，并将浸泡液放在50℃的水浴中处理48h；用pH为4.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液对氢氧化钠进行中和；用大量的去离子水浸泡纤维素膜，去除离子，pH试纸轻压膜测pH值，约7.2时保存备用。
第三步，对细菌纤维素膜进行片膜处理，采用机械片膜技术，把细菌纤维素切成厚度为4mm的均匀细菌纤维素膜。
第四步，浓度为2％透明质酸对厚度为4mm细菌纤维素膜进行浸泡18h。
第五步，将浸泡好的细菌纤维素，采用冷冻技术，对膜进行冷冻脱水，去除复合材料中50％的水分。
第六步，将第五步产物过滤分离，加入1.5％戊二醛交联剂，在40℃时反应18h。
第七步，对第六步产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
实施实例3：本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，28℃恒温振荡培养12h，摇床转速150r·min-1。以5％的接种量接入发酵培养液中，摇匀，于28℃恒温培养一周，制备细菌纤维素膜。
第二步，产物的纯化处理把上述制得的纤维素膜取出用自来水冲洗数次后改用去离子水冲洗；冲洗后的膜放入85℃水中在下处理5h；用10％的碳酸钾溶液对其浸泡，并将浸泡液放在50℃的水浴中处理48h；用pH为4.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液对氢氧化钠进行中和；用大量的去离子水浸泡纤维素膜，去除离子，pH试纸轻压膜测pH值，约7.2时保存备用。
第三步，对细菌纤维素膜进行片膜处理，采用机械片膜技术，把细菌纤维素切成厚度为5mm的均匀细菌纤维素膜。
第四步，浓度为3％透明质酸对厚度为5mm细菌纤维素膜进行浸泡24h。
第五步，将浸泡好的细菌纤维素，采用冷冻技术，对膜进行冷冻脱水，去除复合材料中60％的水分。
第六步，将第五步产物过滤分离，加入1.5％环氧氯丙烷交联剂在，在50℃时反应18h。
第七步，对第六步产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
实施实例4：本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，30℃恒温振荡培养12h，摇床转速150r·min-1。以1％的接种量接入发酵培养液中，摇匀，于31℃恒温培养一周，制备细菌纤维素膜。
第二步，产物的纯化处理把上述制得的纤维素膜取出用自来水冲洗数次后改用去离子水冲洗；冲洗后的膜放入81℃水中在下处理5h；用8％的碳酸钾溶液对其浸泡，并将浸泡液放在50℃的水浴中处理48h；用pH为4.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液对氢氧化钠进行中和；用大量的去离子水浸泡纤维素膜，去除离子，pH试纸轻压膜测pH值，约7.2时保存备用。
第三步，对细菌纤维素膜进行片膜处理，采用机械片膜技术，把细菌纤维素切成厚度为5mm的均匀细菌纤维素膜。
第四步，浓度为5％透明质酸对厚度为5mm细菌纤维素膜进行浸泡24h。
第五步，将浸泡好的细菌纤维素，采用冷冻技术，对膜进行冷冻脱水，去除复合材料中65％的水分。
第六步，将第五步产物过滤分离，加入2％碳化二亚胺交联剂，在50℃时反应18h。
第七步，对第六步产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
实施实例5：本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，31℃恒温振荡培养8h，摇床转速150r·min-1。以1％的接种量接入发酵培养液中，摇匀，于28℃恒温培养一周，制备细菌纤维素膜。
第二步，产物的纯化处理把上述制得的纤维素膜取出用自来水冲洗数次后改用去离子水冲洗；冲洗后的膜放入81℃水中在下处理5h；用8％的碳酸钾溶液对其浸泡，并将浸泡液放在50℃的水浴中处理48h；用pH为4.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液对氢氧化钠进行中和；用大量的去离子水浸泡纤维素膜，去除离子，pH试纸轻压膜测pH值，约7.2时保存备用。
第三步，对细菌纤维素膜进行片膜处理，采用机械片膜技术，把细菌纤维素切成厚度为4mm的均匀细菌纤维素膜。
第四步，浓度为4.5％透明质酸对厚度为4mm细菌纤维素膜进行浸泡24h。
第五步，将浸泡好的细菌纤维素，采用冷冻技术，对膜进行冷冻脱水，去除复合材料中30％的水分。
第六步，将第五步产物过滤分离，加入1.5％碳化二亚胺交联剂，在50℃时反应18h。
第七步，对第六步产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
实施实例6：本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，32℃恒温振荡培养8h，摇床转速120r·min-1。以10％的接种量接入发酵培养液中，摇匀，于28℃恒温培养一周，制备细菌纤维素膜。
第二步，产物的纯化处理把上述制得的纤维素膜取出用自来水冲洗数次后改用去离子水冲洗；冲洗后的膜放入85℃水中在下处理5h；用10％的碳酸钾溶液对其浸泡，并将浸泡液放在50℃的水浴中处理48h；用pH为4.0的醋酸-醋酸钠缓冲溶对氢氧化钠进行中和；用大量的去离子水浸泡纤维素膜，去除离子，pH试纸轻压膜测pH值，约7.2时保存备用。
第三步，对细菌纤维素膜进行片膜处理，采用机械片膜技术，把细菌纤维素切成厚度为4mm的均匀细菌纤维素膜。
第四步，浓度为4.5％透明质酸对厚度为4mm细菌纤维素膜进行浸泡24h。
第五步，将浸泡好的细菌纤维素，采用冷冻技术，对膜进行冷冻脱水，去除复合材料中40％的水分。
第六步，将第五步产物过滤分离，加入2.5％碳化二亚胺交联剂，在50℃时反应18h。
第七步，对第六步产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
实施实例7：本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，31℃恒温振荡培养12h，摇床转速120r·min-1。以10％的接种量接入发酵培养液中，摇匀，于29℃恒温培养一周，制备细菌纤维素膜。
第二步，产物的纯化处理把上述制得的纤维素膜取出用自来水冲洗数次后改用去离子水冲洗；冲洗后的膜放入85℃水中在下处理5h；用10％的碳酸钠溶液对其浸泡，并将浸泡液放在50℃的水浴中处理36h；用pH为4.0的醋酸-醋酸钠缓冲溶对氢氧化钠进行中和；用大量的去离子水浸泡纤维素膜，去除离子，pH试纸轻压膜测pH值，约7.2时保存备用。
第三步，对细菌纤维素膜进行片膜处理，采用机械片膜技术，把细菌纤维素切成厚度为4mm的均匀细菌纤维素膜。
第四步，浓度为4.5％透明质酸对厚度为4mm细菌纤维素膜进行浸泡24h。
第五步，将浸泡好的细菌纤维素，采用冷冻技术，对膜进行冷冻脱水，去除复合材料中50％的水分。
第六步，将第五步产物过滤分离，加入5％碳化二亚胺交联剂，在50℃时反应18h。
第七步，对第六步产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
实施实例8：本发明细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，30℃恒温振荡培养12h，摇床转速120r·min-1。以7％的接种量接入发酵培养液中，摇匀，于30℃恒温培养一周，制备细菌纤维素膜。
第二步，产物的纯化处理把上述制得的纤维素膜取出用自来水冲洗数次后改用去离子水冲洗；冲洗后的膜放入85℃水中在下处理5h；用10％的氢氧化钾溶液对其浸泡，并将浸泡液放在50℃的水浴中处理36h；用pH为4.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶对氢氧化钾进行中和；用大量的去离子水浸泡纤维素膜，去除离子，pH试纸轻压膜测pH值，约7.2时保存备用。
第三步，对细菌纤维素膜进行片膜处理，采用机械片膜技术，把细菌纤维素切成厚度为5mm的均匀细菌纤维素膜。
第四步，浓度为3.5％透明质酸对厚度为5mm细菌纤维素膜进行浸泡24h。
第五步，将浸泡好的细菌纤维素，采用冷冻技术，对膜进行冷冻脱水，去除复合材料中55％的水分。
第六步，将第五步产物过滤分离，加入3.5％碳化二亚胺交联剂，在45℃时反应18h。
第七步，对第六步产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
本发明以透明质酸为细菌纤维素改性材料，与细菌纤维素进行化学的交联，形成生物相容性好、可再生、易降解、控释水性小分子、促进肌肤对营养成分的吸收等特点的复合材料，经过防腐包装处理后可用于创伤敷料和美容面膜等领域。
Claims (8)
1.一种细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，取活化的木醋杆菌菌种接入种子培养液中，进行振荡培养，取该种子培养液接入发酵培养液中，摇匀，然后静态培养，制得细菌纤维素膜；
第二步，将第一步制得的细菌纤维素膜用水冲洗后静置于热水中，热水的温度为80-90℃，然后取出该细菌纤维素膜置于碱溶液中浸泡处理，之后经酸性缓冲溶液中和处理后，用去离子水浸泡该细菌纤维素膜至中性；
第三步，采用机械片膜技术，对第二步所得的细菌纤维素膜进行切割处理；
第四步，将第三步所得的细菌纤维素切片置于透明质酸溶液中进行浸渍处理；
第五步，第四步所得产物经过滤分离后，进行冷冻干燥，去除吸附体系中的水分；
第六步，将交联剂与第五步产物混合后进行交联反应；
第七步，对第六步所得产物做防腐处理后，得细菌纤维素/透明质酸复合材料，最后用真空包装储存。
2.根据权利要求1所述的细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，其特征在于：第一步中培养温度为26-32℃，种子液接入量为1％-10％。
3.根据权利要求1所述的细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，其特征在于：第二步中静置时间为3小时，碱溶液为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾溶液中的一种或几种的混合，碱溶液浓度为0.5％-10％。
4.根据权利要求1所述的细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，其特征在于：第二步中酸性缓冲溶液为醋酸-醋酸钠溶液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中的一种或两种的混合。
5.根据权利要求1所述的细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，其特征在于：细菌纤维素片膜厚度为1-5mm。
6.根据权利要求1所述的细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，其特征在于：第四步中透明质酸溶液浓度为0.01-5.0％，透明质酸分子量为105-107。
7.根据权利要求1所述的细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，其特 征在于：第五步冷冻温度为-20--60℃，冷冻干燥时间为1-5小时，脱除该湿膜中30-70％的水分。
8.根据权利要求1所述的细菌纤维素/透明质酸复合材料的制备方法，其特征在于：第六步中交联剂为碳化二亚胺类、戊二醛、环氧氯丙烷中的一种或几种的混合，交联剂的用量为纤维素量的0.1-5％，反应温度为20-80℃，反应时间1-24h。
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