CN108395586A - 一种壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物及其制备方法，属于抗菌材料技术领域。所述壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物包括以下重量份数的组分：壳寡糖：0.9~9份，纳米银：0.01~1.9份，胶乳：100000份。制备方法为：以壳寡糖与硝酸银为原料，采用紫外光照射还原法制备壳寡糖包裹纳米银；对天然胶乳进行脱氨预处理，然后将天然胶乳与壳寡糖包裹纳米银共混，制得壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物。本方法操作简便、快捷，排除了有毒化学试剂的使用，保障了人身健康，可安全地用于医学领域和纺织业，且材料价格低廉，经济实用，对人体无害的生物医用高分子材料提供了一种新途径。

Description

一种壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物及其制备方法，属于抗菌材料技术领域。

背景技术

现有技术中制备具有抗菌性能的胶乳通常使用季铵盐、Ag离子、四甲基二硫代草酰胺(TMDTO)等作为抗菌剂与胶乳进行接枝或者共混反应从而使胶乳具有抗菌性。

中国专利CN100351293公开了“纳米蒙脱土改性天然胶乳医用制品的制备方法”，是首先利用来自粘土矿物的蒙脱土原土或经过十二至十八烷基三甲基氯化铵或溴化铵处理的有机蒙脱土，经过碾磨获得片层厚度为5nm-500nm的纳米蒙脱土，再以天然胶乳为原料，在原料预硫化或配合工序中均匀加入纳米蒙脱土，使之分散到天然胶乳中，通过挤出或浸渍、泡洗、滤沥、硫化干燥即制得成品。该发明工艺简单，制得的医用制品的耐老化性能、抗拉伸性能、抗撕裂性能和抗微生物渗透性能优良。但是缺乏抑菌性，而且耗时长，加入试剂多，易对人体健康产生威胁。

中国专利CN1375519公开了一种“防尘、抗菌专用胶乳”，在防尘专用胶乳聚合生产过程中引入纳米抗菌材料，该专利是首先将纳米级的二氧化钛抗菌剂材料用泵料机泵入醋酸乙烯-丙烯酸酯单体混合物中，而后将固体乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂溶到上述混合物中，形成乙烯-醋酸乙烯共聚物-抗菌剂单体溶液，在高速搅拌条件下加入到含有乳化剂、胶体稳定剂、缓冲剂的水中，同时加入自由基引发剂，再在70℃- 80℃温度下，高速搅拌进行乳液聚合。用上述聚合过程得到的胶乳具有防尘和抗菌性能，适合于环保领域使用。但是该发明专利需使用具有一定毒性的自由基引发剂过硫酸钾，会对人体健康产生威胁。

三峡大学的胡宗智、中山大学的林木良等（壳聚糖改性膜材料的研究1：壳聚糖与聚乙烯醇共混，广州化工，30（4），2002，5-7）探讨了以天然高分子壳聚糖为原料，与聚乙烯醇进行溶液共混而对其进行增韧改性，在该共混膜中，壳聚糖与聚乙烯醇两者间有很好的相容性，韧性得到了明显的改善，但其热稳定性及拉伸强度有所下降，同时并没有体现出壳聚糖所具有的抗菌性能。

发明内容

本发明旨在提供一种壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物及其制备方法，该方法采用壳寡糖包裹纳米银作为抗菌剂，采用水溶液共混法将天然胶乳与壳寡糖包裹纳米银共混。在制备过程中只需要水、乙醇、壳寡糖、硝酸银和胶乳五种原料，操作方便，反应条件温和，生产效率高。

本发明提供的共混抗菌物的制备方法是壳寡糖在紫外光照射下将银离子还原成纳米银后再与胶乳进行共混，该制备方法，在不改变胶乳原有力学性能的前提下提高了胶乳的抗菌性能，而且操作简便、快捷，排除了有毒化学试剂的使用，经贴片法试验检测对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有显著的抑制作用，在37℃的培养条件下，添加质量比为100:100000时可完全抑制大肠杆菌生长和金色葡萄球菌生长，所用材料对人体无害，可用于医用材料领域。

本发明提供了一种壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物，包括以下重量份数的组分：

壳寡糖：0.9~9份，

纳米银：0.01~1.9份，

胶乳：100000份。

本发明提供了上述壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物的制备方法，以壳寡糖与硝酸银为原料，采用紫外光照射还原法制备壳寡糖包裹纳米银；对天然胶乳进行脱氨预处理，然后将天然胶乳与壳寡糖包裹纳米银共混，制得壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物。

本发明采用壳寡糖作为稳定剂和还原剂，在紫外光照射下得到一种复合抗菌剂，再与胶乳进行共混，获得壳寡糖包裹纳米银与胶乳共混抗菌物。

上述制备方法，具体包括以下步骤：

(1)壳寡糖包裹纳米银的制备

将0.1-1 wt %的硝酸银水溶液与0.1-1 wt %的壳寡糖水溶液按体积比为1~6:14~19加入搅拌器，室温下均匀搅拌5-10min，置于4mL容量的透明容器中，通氮气10-20s除尽空气并密封，紫外光照反应5min-30min，将混合溶液透析纯化即得壳寡糖包裹纳米银水溶液；

(2)天然胶乳预处理

取固含量为30%-60%的天然胶乳，用80目的筛子过筛；量取10-100mL置于三口烧瓶中，在200-400 r/min转速下均匀搅拌，同时通氮气脱氨0.5-1h；

(3)天然胶乳与壳寡糖包裹纳米银共混

将浓度为10-1000 µg/mL的壳寡糖包裹纳米银水溶液与预处理后天然胶乳按体积比为1:1加入搅拌器中，以 200-400 r/min 的转速均匀搅拌 20-30 min，得到均匀混合的乳液；将乳液置于通风橱内 24-72 h 干燥成膜，制得壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物。

进一步地，所述壳寡糖的分子量为1000- 10000。

进一步地，紫外光照反应的条件为：容器距紫外灯3-8cm处照射5min-30min，紫外灯波长为240-290nm，紫外灯功率为10-40W。

进一步地，所述壳寡糖包裹纳米银的表面带正电荷，平均粒径为5-50nm。

进一步地，壳寡糖包裹纳米银与胶乳的质量之比为2:100000- 200:100000。

本发明采用壳寡糖和纳米银作为医用胶乳的抑菌成分，使用水溶性壳聚糖包裹纳米银与胶乳共混的方法，提供了一种共混抗菌物，使天然胶乳具有长效、安全的抑菌性能，解决了现有技术中使用有毒化学试剂作为胶乳抗菌成分对人体健康产生的潜在危害的问题，还解决了现有技术中制备抗菌胶乳时间长、工艺复杂等问题。

本发明的有益效果：

(1)本发明以硝酸银和水溶性壳聚糖为原料，纳米银制备过程中使用壳寡糖作为还原剂和稳定剂，所用试剂安全无毒；还原反应生成的纳米银作为主要抗菌剂，壳寡糖作为辅助抗菌剂，制备过程不引入其他无抗菌效果或有毒的试剂；

(2)离心洗涤后纳米银表面包覆一层壳寡糖防止纳米银团聚；

(3)纳米级抗菌颗粒与胶乳进行共混保证了反应的均匀度。

(4)本方法操作简便、快捷，排除了有毒化学试剂的使用，保障了人身健康，可安全地用于医学领域和纺织业，且材料价格低廉，经济实用，对人体无害的生物医用高分子材料提供了一种新途径。

附图说明

图1是实施例1壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物的扫描电镜图。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

(1)将硝酸银溶液(0.1%wt)与水溶性壳聚糖(0.1%wt)溶液按体积比为1:9加入搅拌器，室温下均匀搅拌1h。

(2)将上述混合溶液置于4mL石英比色皿中，通氮气20s除尽空气并密封。

(3)将石英比色皿置于距272nm紫外灯5cm处照射30min，紫外灯功率20w。

(4)将混合溶液中加入一倍体积无水乙醇在14000r/min转速下离心60min取沉淀，并用50%wt乙醇离心洗涤两次，从新溶于超纯水得到壳寡糖包裹纳米银抗菌剂分散液。

(5)天然胶乳(固含量50%)用80目分子筛过滤，均匀搅拌下通氮气1h脱去其中的氨，

(6)将壳寡糖包裹纳米银水溶液(125 µg/mL)与预处理后天然胶乳,按体积比为1:1加入搅拌器中，以 300 r/min 的转速均匀搅拌 30 min，得到均匀的乳液。将乳液置于通风橱内 48 h 干燥成膜，制得壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物，壳寡糖包裹纳米银与天然胶乳质量比为25:100000。

对本实施例壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物进行贴片法抗菌测试：

将大肠杆菌(ATCC25922)和金黄色葡萄球菌(ATCC6538)的菌种分别以划线法接种到配置好的营养琼脂上，置于恒温培养箱中在下培养后，取典型的菌落移种到营养肉汤培养基中，再次培养，用营养肉汤对菌悬液进行稀释，配制成10⁷CFU/mL细菌悬液备用。

取100 µL 10⁷ CFU/mL细菌悬液滴加壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物(尺寸为1cm×1 cm)表面并涂覆均匀，置于37±1 ^oC、湿度>95 %培养箱内培养4 h。然后浸泡在盛有20 mL PBS缓冲液的小烧杯中，在37±1 ^oC恒温摇床上震荡10 min，使黏附于胶片表面的细菌洗脱至PBS缓冲液中，并将缓冲液稀释十倍。吸取60 µL稀释后的PBS缓冲液均匀涂布到MH(A)培养基平板上，37±1 ^oC下培养24 h，每组重复三次，以未改性天然橡胶胶片为阴性对照组并统计菌落数。并根据菌落数计算抑菌率，计算公式如下。

抑菌率=[(阴性对照组菌落数-试验组菌落数)/阴性对照组菌落数]×100%

试验结果见附表1，壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物对大肠杆菌抗菌率为58.2 %，对金色葡萄球菌抗菌率为32.4 %。

图1为本实施例壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物的扫描电镜图。说明了共混抗菌物表面平整，光滑致密，无明显缺陷，与天然胶乳表面无明显差别，即抗菌剂的添加不会改变天然胶乳的表面形貌。

实施例2

按照实施例1的工艺方法，实施例2的区别在于：壳寡糖包裹纳米银水溶液浓度为250 µg/mL，壳寡糖包裹纳米银与天然胶乳质量比为50:100000。相对于实施例1，本实施例进一步提高了壳寡糖包裹纳米银用量，纳米银浓度进一步提高。

抗菌测试同实施例1。

试验结果见附表1，壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物对大肠杆菌抗菌率为94.7 %，对金色葡萄球菌抗菌率为83.8 %。

实施例3

按照实施例1的工艺方法，实施例3的区别在于：壳寡糖包裹纳米银水溶液浓度为500 µg/mL，壳寡糖包裹纳米银与天然胶乳质量比为100:100000。相对于实施例1，本实施例进一步提高了壳寡糖包裹纳米银用量，纳米银浓度进一步提高，。

抗菌测试同实施例1。

试验结果见附表1，壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物对大肠杆菌抗菌率为100 %，对金色葡萄球菌抗菌率为100 %。

表1

本方法所制备的壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物经贴片法试验检测：在37℃的培养条件下，添加质量比为100:100000时可完全抑制大肠杆菌生长和金色葡萄球菌生长。

Claims (7)

1.一种壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物，其特征在于：包括以下重量份数的组分：

壳寡糖：0.9~9份，

纳米银：0.01~1.9份，

胶乳：100000份。

2.一种权利要求1所述的壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物的制备方法，其特征在于：以壳寡糖与硝酸银为原料，采用紫外光照射还原法制备壳寡糖包裹纳米银；对天然胶乳进行脱氨预处理，然后将天然胶乳与壳寡糖包裹纳米银共混，制得壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物。

3.根据权利要求2所述的壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)壳寡糖包裹纳米银的制备

将浓度为0.1-1 wt % -的硝酸银水溶液与浓度为0.1-1 wt % 的壳寡糖水溶液按体积比为1~6:14~19加入搅拌器，室温下均匀搅拌5-10min，置于4mL容量的透明容器中，通氮气10-20s除尽空气并密封，紫外光照反应5min-30min，将混合溶液透析纯化即得壳寡糖包裹纳米银水溶液；

(2)天然胶乳预处理

取固含量为30%-60%的天然胶乳，用80目的筛子过筛；量取10-100mL置于三口烧瓶中，在200-400 r/min转速下均匀搅拌，同时通氮气脱氨0.5-1h；

(3)天然胶乳与壳寡糖包裹纳米银共混

将浓度为10-1000 µg/mL的壳寡糖包裹纳米银水溶液与预处理后天然胶乳按体积比为1:1加入搅拌器中，以 200-400 r/min 的转速均匀搅拌 20-30 min，得到均匀混合的乳液；将乳液置于通风橱内 24-72 h 干燥成膜，制得壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物。

4.根据权利要求3所述的壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物的制备方法，其特征在于：所述壳寡糖的分子量为1000- 10000。

5.根据权利要求3所述的壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物的制备方法，其特征在于：紫外光照反应的条件为：容器距紫外灯3-8cm处照射5min-30min，紫外灯波长为240-290nm，紫外灯功率为10-40W。

6.根据权利要求3所述的壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物的制备方法，其特征在于：所述壳寡糖包裹纳米银的表面带正电荷，平均粒径为5-50nm。

7.根据权利要求3所述的壳寡糖纳米银与胶乳共混抗菌物的制备方法，其特征在于：壳寡糖包裹纳米银与胶乳的质量之比为2:100000- 200:100000。