CN102212806B - 细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法 - Google Patents

细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法。该复合材料由以下步骤制备而得：将细菌纤维素湿膜进行预处理后，置于银盐溶液中浸渍，将吸附银离子的细菌纤维素转移至聚乙二醇溶液中，再向此混合体系滴加抗坏血酸溶液，经离心分离、洗涤和干燥后，获得细菌纤维素-纳米银复合材料。本发明在聚乙二醇保护下采用抗坏血酸还原银离子的方法，同时发挥聚乙二醇的稳定作用和抗坏血酸反应温和、无毒等优点，形成粒径小、分布均匀的纳米复合体系。细菌纤维素-纳米银复合材料可用于医用抗菌敷料等领域。

Description

细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于在纳米纤维表面沉积纳米颗粒的技术，特别是一种细菌纤维素-纳米银颗粒复合体系的制备方法。
背景技术
细菌纤维素(Bacterialcellulose，BC)是当今国内外生物材料研究的热点之一，它是由部分细菌产生的一类高分子化合物，最早由英国科学家Brown在1886年发现。细菌纤维素纤维是由直径3～4纳米的微纤组合成40～60纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构，细菌纤维素的弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上，有很强的持水能力，同时具有较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性。近年来，开发基于细菌纤维素的有机-无机杂化材料或纳米复合材料引起了广泛关注。有关纳米银-细菌纤维素的工作也已有报道(Antibacterial activity of nanocomposites of silver and bacterial or vegetablecellulosic fibers，Acta Biomaterialia，2009，5，2279-2289；载银细菌纤维素抗菌敷料的制备及其抗菌性能的研究，生物医学工程学杂志，2009，26，1034-1038)。但这些工作均采用硼氢化钠、水合肼、醛类等作为还原剂，如进行工业化，将面临操作成本、安全以及毒性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用廉价无毒还原剂制备细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将细菌纤维素湿膜粉碎后加入碱溶液中煮沸，再用醋酸溶液中和处理，然后用去离子水洗涤直至中性；
第二步，将第一步所得产物置于银盐溶液中浸渍，然后过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤；
第三步，将第二步所得产物置于聚乙二醇溶液中搅拌后置于冰浴中，再向此溶液滴加抗坏血酸溶液；
第四步，将第三步的反应体系自然升温至室温，然后静止2-6小时；
第五步，将第四步所得产物离心分离，用去离子水洗涤3-5次后再用乙醇溶液洗涤1-2次，干燥后获得细菌纤维素-纳米银复合材料。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)采用聚乙二醇作为稳定剂，可降低颗粒的团聚性，有利于形成粒径小、分布均匀的纳米复合体系；(2)在聚乙二醇保护下采用抗坏血酸还原银离子，具有温和、无毒等特点，避免用硼氢化钠、水合肼、醛类等时面临操作成本、安全以及毒性问题；(3)由于采用无毒性的原材料，这种细菌纤维素-纳米银复合材料可在医用敷料等领域获得应用。
附图说明
附图是本发明细菌纤维素-纳米银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-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将细菌纤维素湿膜粉碎后加入碱溶液中煮沸，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0.5-2.0％，再用醋酸溶液中和处理，醋酸溶液浓度为1.0-2.0％。然后用去离子水洗涤直至中性；
第二步，将第一步所得产物置于银盐溶液中浸渍，银盐为硝酸银或2-乙基己酸银，银盐溶液浓度为0.0012-0.6mol/L，然后过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤；
第三步，将第二步所得产物置于聚乙二醇溶液中搅拌后置于冰浴中，聚乙二醇溶液浓度为0.1-1.0％，再向此溶液滴加抗坏血酸溶液，抗坏血酸溶液浓度为0.1-0.5mol/L，滴加操作温度0-5℃；
第四步，将第三步的反应体系自然升温至室温，然后静止2-6小时；
第五步，将第四步所得产物离心分离，用去离子水洗涤3-5次后再用乙醇溶液洗涤1-2次，干燥后获得细菌纤维素-纳米银复合材料，干燥温度为50-100℃，时间为10-60小时。
本发明细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，银盐与细菌纤维素的用量质量比为0.001∶1-0.5∶1。
本发明在聚乙二醇保护下采用抗坏血酸还原银离子的方法，同时发挥聚乙二醇的稳定作用和抗坏血酸反应温和、无毒等优点，形成粒径小、分布均匀的纳米复合体系。细菌纤维素-纳米银复合材料可用于医用抗菌敷料等领域。
下面结合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-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将5g细菌纤维素湿膜粉碎后，加0.5％的NaOH溶液中，煮沸1-2小时，再用1.0％的醋酸溶液处理20-30分钟，然后用去离子水洗涤直至中性；
第二步，将第一步所得产物置于0.6mol/L的AgNO3溶液(25mL)中浸渍，室温下搅拌2-3小时，过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤至3次；
第三步，将第二步产物转移至0.5％的聚乙二醇水溶液(50mL)，搅拌1-2小时后置于冰浴中，当反应体系温度低于5℃时，开始滴加0.5mol/L的抗坏血酸溶液维生素C(50mL)整个反应过程不超过5℃；
第四步，将第三步的反应体系自然升温至室温，静止2-6小时；
第五步，将第四步产物离心分离，用去离子水洗涤3次后再用乙醇溶液洗涤1次，干燥后获得细菌纤维素-纳米银复合材料。
第五步，将第四步产物离心分离，用去离子水洗涤3次后再用乙醇溶液洗涤1次，空气中80℃干燥10小时，得细菌纤维素-纳米银复合材料。
实施实例2：本发明细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将5g细菌纤维素湿膜粉碎后，加2.0％的碳酸钠溶液中，煮沸0.5-1小时，再用2.0％的醋酸溶液处理30-50分钟，最后用去离子水洗涤直至中性；
第二步，将第一步所得产物置于0.0012mol/L的AgNO3溶液(25mL)中浸渍，室温下搅拌2-3小时，过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤至3次；
第三步，将第二步产物转移至0.01％的聚乙二醇水溶液(50mL)，搅拌2-3小时后置于冰浴中，当反应体系温度低于5℃时，开始滴加0.1mol/L的抗坏血酸溶液(5mL)整个反应过程不超过5℃；
第四步，同实施实例1第四步；
第五步，将第四步产物离心分离，用去离子水洗涤3次后再用乙醇溶液洗涤1次，50℃真空干燥48小时，得细菌纤维素-纳米银复合材料。
实施实例3：本发明细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，同实施实例1第一步；
第二步，将第一步所得产物置于0.06mol/L的2-乙基己酸银溶液(25mL)中浸渍，室温下搅拌1-2小时，过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤至3次；
第三步，将第二步产物转移至0.1％的聚乙二醇水溶液(50mL)，搅拌0.5-1小时后置于冰浴中，当反应体系温度低于5℃时，开始滴加0.1mol/L的抗坏血酸溶液(10mL)整个反应过程不超过5℃；
第四步，同实施实例1第四步；
第五步，同实施实例2第五步。
实施实例4：本发明细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将5g细菌纤维素湿膜粉碎后，加1.5％的氢氧化钾溶液中，煮沸1-2小时，再用1.2％的醋酸溶液处理20-30分钟，然后用去离子水洗涤直至中性；
第二步，将第一步所得产物置于0.5mol/L的AgNO3溶液(25mL)中浸渍，室温下搅拌2-3小时，过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤至3次；
第三步，将第二步产物转移至0.5％的聚乙二醇水溶液(50mL)，搅拌1-2小时后置于冰浴中，当反应体系温度低于5℃时，开始滴加0.5mol/L的抗坏血酸溶液(50mL)整个反应过程不超过5℃；
第四步，将第三步的反应体系自然升温至室温，静止2-6小时；
第五步，将第四步产物离心分离，用去离子水洗涤3次后再用乙醇溶液洗涤1次，干燥后获得细菌纤维素-纳米银复合材料。
实施实例5：本发明细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将5g细菌纤维素湿膜粉碎后，加1.5％的NaOH溶液中，煮沸1-2小时，再用2.0％的醋酸溶液处理20-30分钟，然后用去离子水洗涤直至中性；
第二步，将第一步所得产物置于0.1mol/L的AgNO3溶液(25mL)中浸渍，室温下搅拌2-3小时，过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤至3次；
第三步，将第二步产物转移至1％的聚乙二醇水溶液(50mL)，搅拌1-2小时后置于冰浴中，当反应体系温度低于5℃时，开始滴加0.5mol/L的抗坏血酸溶液(50mL)整个反应过程不超过5℃；
第四步，将第三步的反应体系自然升温至室温，静止2-6小时；
第五步，将第四步产物离心分离，用去离子水洗涤3次后再用乙醇溶液洗涤1次，干燥后获得细菌纤维素-纳米银复合材料。
实施实例6：本发明细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将5g细菌纤维素湿膜粉碎后，加2％的NaOH溶液中，煮沸1-2小时，再用2.0％的醋酸溶液处理20-30分钟，然后用去离子水洗涤直至中性；
第二步，将第一步所得产物置于0.05mol/L的AgNO3溶液(25mL)中浸渍，室温下搅拌2-3小时，过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤至3次；
第三步，将第二步产物转移至1％的聚乙二醇水溶液(50mL)，搅拌1-2小时后置于冰浴中，当反应体系温度低于5℃时，开始滴加0.2mol/L的抗坏血酸溶液(50mL)整个反应过程不超过5℃；
第四步，将第三步的反应体系自然升温至室温，静止2-6小时；
第五步，将第四步产物离心分离，用去离子水洗涤3次后再用乙醇溶液洗涤2次，干燥后获得细菌纤维素-纳米银复合材料。
实施实例7：本发明细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将5g细菌纤维素湿膜粉碎后，加2％的碳酸钾溶液中，煮沸1-2小时，再用1.0％的醋酸溶液处理20-30分钟，然后用去离子水洗涤直至中性；
第二步，将第一步所得产物置于0.01mol/L的AgNO3溶液(25mL)中浸渍，室温下搅拌2-3小时，过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤至3次；
第三步，将第二步产物转移至1％的聚乙二醇水溶液(50mL)，搅拌1-2小时后置于冰浴中，当反应体系温度低于5℃时，开始滴加0.1mol/L的抗坏血酸溶液(50mL)整个反应过程不超过5℃；
第四步，将第三步的反应体系自然升温至室温，静止2-6小时；
第五步，将第四步产物离心分离，用去离子水洗涤2次后再用乙醇溶液洗涤2次，干燥后获得细菌纤维素-纳米银复合材料。
实施实例8：本发明细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将5g细菌纤维素湿膜粉碎后，加1％的NaOH溶液中，煮沸1-2小时，再用1.5％的醋酸溶液处理20-30分钟，然后用去离子水洗涤直至中性；
第二步，将第一步所得产物置于0.03mol/L的AgNO3溶液(25mL)中浸渍，室温下搅拌2-3小时，过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤至3次；
第三步，将第二步产物转移至1.5％的聚乙二醇水溶液(50mL)，搅拌1-2小时后置于冰浴中，当反应体系温度低于5℃时，开始滴加0.5mol/L的抗坏血酸溶液(50mL)整个反应过程不超过5℃；
第四步，将第三步的反应体系自然升温至室温，静止2-6小时；
第五步，将第四步产物离心分离，用去离子水洗涤2次后再用乙醇溶液洗涤1次，干燥后获得细菌纤维素-纳米银复合材料。

Claims (5)

1.一种细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 
第一步，将细菌纤维素湿膜粉碎后加入碱溶液中煮沸，再用醋酸溶液中和处理，然后用去离子水洗涤直至中性； 
第二步，将第一步所得产物置于银盐溶液中浸渍，然后过滤或离心分离得固状物，再用去离子水洗涤；银盐溶液浓度为0.0012-0.6mol/L；银盐与细菌纤维素的用量质量比为0.001∶1-0.5∶1； 
第三步，将第二步所得产物置于聚乙二醇溶液中搅拌后置于冰浴中，再向此溶液滴加抗坏血酸溶液；聚乙二醇溶液浓度为0.1-1.0％，抗坏血酸溶液浓度为0.1-0.5mol/L，滴加操作温度0-5℃； 
第四步，将第三步的反应体系自然升温至室温，然后静置； 
第五步，将第四步所得产物离心分离，用去离子水洗涤后再用乙醇溶液洗涤，干燥后获得细菌纤维素-纳米银复合材料。 
2.根据权利要求1所述细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于：第一步中碱溶液为氢氧化钠、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0.5-2.0％，醋酸溶液浓度为1.0-2.0％。 
3.根据权利要求1所述的细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于：第二步中银盐为硝酸银或2-乙基己酸银。 
4.根据权利要求1所述的细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于：第四步中静置时间为2-6小时。 
5.根据权利要求1所述的细菌纤维素-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于：第五步中干燥温度为50-100℃，时间为10-60小时，用去离子水洗涤的次数为3-5次，用乙醇溶液洗涤的次数为1-2次。 
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