CN102675651B - 抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗的技术领域，尤其是一种抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法，其制备工序为：选择多元胺与缩二胍盐酸盐以摩尔比混合，进行熔融缩聚反应得到含有抗菌剂的双胍盐低聚物；采用传统自由基接枝聚合法将壳聚糖与丙烯酸改性双胍盐酸盐进行接枝共聚，制备出具有抑菌性能的双胍盐低聚物改性壳聚糖；使用交联剂与双胍盐低聚物改性壳聚糖进行交联，制备出含有抗菌剂的改性壳聚糖水凝胶。本发明能够制备出具有适当吸水能力抗菌壳聚糖水凝胶材料，用作抗菌敷料，从而使材料具备安全、高效和持久抗微生物特征，效果更加稳定和安全。

Description

抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及医疗的技术领域，尤其是一种抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶医用敷料是近年来发展起来的一种新型的创伤敷料。与传统的敷料相比，水凝胶能促进伤口更好地愈合、减轻患者的疼痛，它能改善创面的微环境、抑制细菌的生长。水凝胶特别适用于常见的体表创伤，如擦伤、划伤、褥疮等各种皮肤损伤。对于这些伤口，传统上医生一般用无菌纱布及外用抗生素处理。纱布易与皮肤伤口组织粘连，换药时常常破坏新生的上皮和肉芽组织，引起出血，这不但不利于伤口的愈合，而且使病人疼痛难忍。用水凝胶敷料敷贴在伤口上时，它不但不粘连伤口、不破坏新生组织，而且能杀死各种细菌、避免伤口感染。水凝胶敷料是一种良好的创面敷料，它是含有一定水分的三维网状结构高分子溶胀体，具有良好的吸水性和生物相容性，能与不平整的创面密切贴合而不会发生粘连，减少了细菌滋生的机会且易于更换，并且可以惨入各种药物成分和生长因子促进伤口的愈合。水凝胶本身的热容量大，对伤口有温和的冷却作用，能减轻伤口的疼痛。因此，国内外学者对水凝胶敷料进行了广泛的研究并取得了一些成果。目前，水凝胶敷料占全球敷料和绷带市场的大部分。

壳聚糖是一种形成水凝胶的天然高分子材料，含有不同类型的多糖硫酸酯，壳聚糖分子结构中存在大量的羟基和氨基活性基团，可以通过多种方法，得到不同的壳聚糖衍生物，其中利用壳聚糖与合成高分子合成杂化高分子水凝胶，可以将壳聚糖和合成高分子两者的优点结合起来，以提高水凝胶的性能，既能保留人工合成高分子材料基质的力学强度，又能具有天然高分子材料的良好生物相容性。壳聚糖具有快速止血的功能，可以加工成各种医用敷料产品，但由于纯的壳聚糖膜敷料存在力学性能差、脆性较大、抗水性差等缺点。

抗菌剂是对霉菌、细菌等微生物高度敏感的化学物质，它能通过化学反应或物理作用杀死与其接触的微生物。抗菌材料是指经过抗菌剂处理后具备了抗微生物性能的材料，在其使用过程中可以抑制对人类的正常生活和生产环境有害的微生物的生长和繁殖。常用的抑菌剂大致分为天然抑菌剂、有机抑菌剂和无机抑菌剂。有机抑菌剂在抑菌系列产品中占据主导地位，其中具有广谱抑菌活性的胍类聚合物由于不含重金属和有机卤素，对人体不会产生危害；然而工业中常采用双氰胺或硫脲类为单体与酸反应制备双胍基化合物，在反应过程使用溶剂，以致胍盐产率不高并且生成烷基硫醇或其他有毒物质。

菌剂与基材的结合方式对材料整体的抑菌效果有较大影响。一般把引入抑菌基团的方式大致分为物理法(简单的复合和涂敷)和化学法(键合)。

使用物理混入的方法存在抑菌剂迁移，持久性差、对环境造成污染等问题，而且在食品或制药等对包装材料的使用标准比较严格的行业中，物理法已经无法满足要求。

且抗微生物功能化是当今医用材料发展的一个重要方向，存在着巨大而迫切的市场需求。我国是医用敷料生产及出口大国，但是产品多集中于棉花、纱布、绷带等低端产品，所涉及的高端医用敷料产品较少，且产品的市场竞争力较弱，现阶段，高端以壳聚糖为原料的水凝胶医用敷料产品在美国、日本的发达国家应用较为广泛，而我国虽然是目前世界上最大的壳聚糖类原料出口国，但是在壳聚糖产品、尤其是利用壳聚糖加工的高档医用敷料的开发上却远远落后于国外，在产品开发及科研方面的力度有待加强。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法，其制备工序为：

一种抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法，其制备工序为：

(1)、选择乙二胺或己二胺与缩二胍盐酸盐以摩尔比混合，进行熔融缩聚反应得到含有抗菌剂的双胍盐低聚物，此体系中加入丙烯酸或甲基丙烯酸进行改性反应得到含不饱和双键的双胍盐低聚物；

(2)、采用传统自由基接枝聚合法，将壳聚糖与丙烯酸改性双胍盐酸盐进行接枝共聚，制备出具有抑菌性能的双胍盐低聚物改性壳聚糖；

(3)、使用交联剂与双胍盐低聚物改性壳聚糖进行交联，制备出含有抗菌剂的改性壳聚糖水凝胶。

所述的采用传统自由基接枝聚合法，过硫酸铵作为引发剂，将壳聚糖与丙烯酸改性双胍盐酸盐进行接枝共聚。

所述的交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。

本发明的有益效果是：本发明通过使用缩二胍盐酸盐作为主要单体采用熔融缩聚的方法制备双胍盐低聚物，利用丙烯酸对其结构进一步修饰，将改性后的胍盐低聚物作为抗菌单体，对壳聚糖分子骨架进行抗菌剂均相接枝，制备出具有适当吸水能力抗菌壳聚糖水凝胶材料，用作抗菌敷料，从而使材料具备安全、高效和持久抗微生物特征，效果更加稳定和安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的工序流程图。

具体实施方式

如图1所示的一种抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法，其制备工序为：

(1)、选择乙二胺或己二胺与缩二胍盐酸盐以摩尔比混合，进行熔融缩聚反应得到含有抗菌剂的双胍盐低聚物，此体系中加入丙烯酸或甲基丙烯酸进行改性反应得到含不饱和双键的双胍盐低聚物；

(2)、采用传统自由基接枝聚合法，将壳聚糖与丙烯酸改性双胍盐酸盐进行接枝共聚，制备出具有抑菌性能的双胍盐低聚物改性壳聚糖；

(3)、使用交联剂与双胍盐低聚物改性壳聚糖进行交联，制备出含有抗菌剂的改性壳聚糖水凝胶。

上述步骤(1)中以多元胺(乙二胺或己二胺)与缩二胍盐酸盐为基本骨架结构，向其结构中引入不饱和双键基团进行修饰，设计合成出双胍盐低聚物抑菌剂，其合成公式为：

通过在此体系中加入含不饱和双键的化合物(如丙烯酸、甲基丙烯酸等)进行改性反应得到含不饱和双键的双胍盐低聚物，其合成公式为：

采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、¹H核磁共振(¹H NMR)对合成产物的分子结构进行分析；利用粘度法计算双胍盐聚合物的分子量从而控制合成反应时间；采用差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)考察合成物的热稳定性；通过抑菌实验测定胍盐低聚物的对细菌及真菌的抑制性能，结合激光共聚焦显微镜(CLSM)、扫描电镜(SEM)研究胍盐低聚物对大肠杆菌的抑制机理。

上述步骤(2)中采用过硫酸铵为引发剂，引发壳聚糖与丙烯酸改性双胍盐酸盐抑菌单体进行接枝共聚，通过研究接枝条件对接枝率的影响，确定壳聚糖接枝改性双胍盐低聚物的最佳工艺，制备出具有抑菌性能的双胍盐低聚物改性壳聚糖，结合FT-IR、EDS对接枝壳聚糖的分子结构及元素组成进行分析。

壳聚糖接枝丙烯酸改性双胍盐低聚物接枝反应路线为：

上述步骤(3)中采用N，N-亚甲基双丙烯酰胺等为交联剂对胍盐壳聚糖进行交联反应，探讨交联剂种类、反应温度、反应时间和pH值对水凝胶的凝胶强度、溶胀性能和脱水率的影响，确立优化的反应条件；选用大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌四个菌种作为测试菌种；采用扩散法、接触法和震荡瓶法测试壳聚糖水凝胶的抗菌性能。

高分子双胍类抑菌剂具有水溶性好、成本低廉、杀菌广谱(能快速杀灭细菌、病毒、芽胞、霉菌等)、性质稳定、无腐蚀性等优点，是一种理想的抗菌剂。目前工业中常采用双氰胺或硫脲类为单体与酸反应制备双胍基化合物，但在反应过程中使用溶剂，造成胍盐产率的降低，同时还生成了烷基硫醇及其它有毒物质。使用缩二胍为主要单体与胺缩聚生成胍盐低聚物，不仅缩短了合成工艺，而且仅有NH₃小分子放出，不会生成有毒物质，同时考察胍盐低聚物对细菌的抑制机理。

双胍低聚物与壳聚糖的相容性，采用接枝技术将双胍盐低聚物与壳聚糖的羟基利用配位键或共价键固定到壳聚糖分子骨架上，不影响抑菌活性，且效果持久、稳定、安全。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法，其制备工序为：

(1)、选择乙二胺或己二胺与缩二胍盐酸盐以摩尔比混合，进行熔融缩聚反应得到含有抗菌剂的双胍盐低聚物，此体系中加入丙烯酸或甲基丙烯酸进行改性反应得到含不饱和双键的双胍盐低聚物；

(2)、采用传统自由基接枝聚合法，将壳聚糖与丙烯酸改性双胍盐酸盐进行接枝共聚，制备出具有抑菌性能的双胍盐低聚物改性壳聚糖；

(3)、使用交联剂与双胍盐低聚物改性壳聚糖进行交联，制备出含有抗菌剂的改性壳聚糖水凝胶。

2.根据权利要求1所述的抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的采用传统自由基接枝聚合法，过硫酸铵作为引发剂，将壳聚糖与丙烯酸改性双胍盐酸盐进行接枝共聚。

3.根据权利要求1所述的抗菌敷料用壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。