CN109796543A

CN109796543A - 一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法及其在护理软膏的应用

Info

Publication number: CN109796543A
Application number: CN201910064983.8A
Authority: CN
Inventors: 罗旭; 杨毅; 胡杨
Original assignee: Qingdao Abbey Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Qingdao Abbey Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2019-05-24

Abstract

本发明公开了一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法：分别将长烷基链叔胺试剂和卤化试剂加入到羧甲基壳聚糖溶液中，同时进行季铵化反应和偶联反应，得到抗菌羧甲基壳聚糖。将得到的抗菌羧甲基壳聚糖溶于水中，向其中加入植物提取物和增稠剂，混合均匀，制备得到抗菌羧甲基壳聚糖伤口护理软膏。该伤口护理软膏可用于创面防护，具有杀菌和促进创面愈合的功能，减少瘢痕产生。

Description

一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法及其在护理软膏的应用

技术领域

本发明涉及一种抗菌材料的制备方法及其在护理软膏的应用，尤其是涉及一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法及其作为伤口护理软膏的应用，属于生物医用材料领域。

背景技术

细菌引起的创面感染严重影响伤口的愈合，因此，临床急需一种抗菌防感染的伤口护理材料，既能防护创面，又能抗菌抗炎，促进创面愈合，这也是目前科研人员研究的热点。

羧甲基壳聚糖是由甲壳素脱乙酰化得到的壳聚糖进一步处理得到的水溶性壳聚糖衍生物，是一种两亲性的氨基多糖；羧甲基壳聚糖的氨基正电荷可以和细菌表面的负电荷结合从而抑制细菌繁殖，但是，羧甲基壳聚糖的抑菌性能较差，并不能满足临床需求。

CN106380609A中公开了一种抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶及其制备方法，过渡金属离子和羧甲基壳聚糖通过离子络合反应结合制得抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶。该抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶是通过释放过渡金属离子，过渡金属离子杀死细菌，但是过渡金属离子在人体内沉积，会损伤正常细胞和器官，引起副反应。

CN107304234A中公开了一种双改性羧甲基壳聚糖衍生物及其制备方法，将羧甲基壳聚糖在催化条件下与季铵盐和寡聚精氨酸反应，得到双改性壳聚糖衍生物，该衍生物具有良好的水溶性和抗菌性能。该方法的缺点在于：羧甲基壳聚糖同时与季铵盐和寡聚精氨酸反应，反应产物分子结构不可控，极大的改变了羧甲基壳聚糖的分子结构和物理性能，降低了羧甲基壳聚糖的生物可降解性和生物相容性，影响了羧甲基壳聚糖的生理活性。

CN103920180A公开了一种抗菌敷料用水凝胶及其制备方法，利用自由基聚合的方式在壳聚糖上引入羧基，制得羧甲基壳聚糖，然后利用缩合剂及活化剂将抗菌剂聚六甲基盐酸胍和羧甲基壳聚糖的羧基进行酰胺化反应，得到的抗菌敷料用壳聚糖与交联剂混合均匀倒入模具中反应得到具有抗菌性的抗菌敷料用水凝胶。该方法将抗菌剂聚六甲基盐酸胍引入羧甲基壳聚糖上，该反应效率较低，反应中添加缩合剂和活化剂等物质较难祛除，可能会产生细胞毒性，影响材料的生物相容性。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，该制备方法简单，反应条件温和可控，生产成本低，制得的抗菌羧甲基壳聚糖具有优异的抗菌性，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等均具有良好的抗菌性能，依据GB/T20944.3-2008标准，测得金黄色葡萄球菌抑菌率≥99%，绿脓杆菌抑菌率≥96%。同时，制得的抗菌羧甲基壳聚糖也具有良好的生物相容性，可生物降解，绿色环保。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种通过上述制备方法制得的抗菌羧甲基壳聚糖在伤口护理软膏上的应用。

为解决上述第一个技术问题，发明采用如下的技术方案：

一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

分别将长烷基链叔胺试剂和卤化试剂加入到羧甲基壳聚糖溶液中，调节反应液的pH值在8-13，搅拌反应，反应结束后用洗涤溶剂洗涤，干燥后得到抗菌羧甲基壳聚糖。

本发明创造性的利用季铵化反应和偶联反应，一步法合成了抗菌羧甲基壳聚糖，在羧甲基壳聚糖上引入了季铵盐基团。一步法反应，制备方法简单，反应条件温和可控，生产成本低，避免了两步或多步合成的复杂步骤，减少了废液和污染物的产生。制备得到的抗菌羧甲基壳聚糖同时具有亲水正电性基团和疏水长烷基链，既能很好地粘附细菌，又能杀死细菌。利用制得的抗菌羧甲基壳聚糖制成的羧甲基壳聚糖抗菌伤口护理软膏，既能保护创面，为创面提供温和湿润的愈合环境，又能抗炎抗感染，促进创面愈合，无毒，可生物降解，是一款优秀的伤口护理软膏。

根据本发明的某些实施方式，抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法中，所述长烷基链叔胺试剂选自三正己基胺、N,N-二甲基正辛胺、N,N-二甲基正己胺、N,N-二甲基癸胺、N,N-二甲基十二胺、N,N-二甲基十四胺的一种，优选为N,N-二甲基正己胺。

根据本发明的某些实施方式，抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法中，所述长烷基链叔胺试剂选自三正己基胺、N,N-二甲基正己胺、N,N-二甲基癸胺、N,N-二甲基十二胺、N,N-二甲基十四胺的两种，优选为N,N-二甲基正己胺和N,N-二甲基正辛胺。

根据本发明的某些实施方式，抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法中，所述卤化试剂选自碘甲烷，溴己烷，溴丁烷，二溴乙烷，二溴丙烷，二溴丁烷，二溴戊烷，二溴己烷中的一种，优选为二溴乙烷。

根据本发明的某些实施方式，抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法中，所述卤化试剂选自碘甲烷，溴己烷，溴丁烷，二溴乙烷，二溴丙烷，二溴丁烷，二溴戊烷，二溴己烷中的两种，优选为溴己烷和二溴乙烷。

根据本发明的某些实施方式，抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法中，所述羧甲基壳聚糖选自羧基取代度40%-95%，粘度为5-50 mPa.s (20℃，1%水溶液)的羧甲基壳聚糖，优选自所加取代度60%~80%, 粘度为15-30 mPa.s (20℃，1%水溶液)。

根据本发明的某些实施方式，抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法中，配制所述羧甲基壳聚糖溶液的溶剂选自配制所述羧甲基壳聚糖溶液的溶剂选自去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或两种；优选自去离子水和异丙醇两种。

根据本发明的某些实施方式，抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法中，所述所述搅拌反应的温度为45-85 ℃，反应时间为49-96 h，洗涤溶剂为乙醇、甲醇、正己烷、石油醚、丙酮的两种或多种；优选地，反应温度在50-75 ℃，反应时间在54-72 h，洗涤溶剂为乙醇和正己烷。

为解决上述第二个技术问题，本发明提供一种通过上述制备方法制得的抗菌羧甲基壳聚糖在伤口护理软膏上的应用。

根据本发明的某些实施方式，通过上述制备方法制得的抗菌羧甲基壳聚糖在伤口护理软膏上的应用，具体步骤如下：将抗菌羧甲基壳聚糖溶于去离子水中，向其中加入植物提取物和增稠剂，混合均匀，即可得到羧甲基壳聚糖伤口护理软膏。

根据本发明的具体实施方式，所述的植物提取物选自五倍子提取物、败酱草提取物和蛇床子提取物中的一种或多种，所述增稠剂选自甘油、凡士林、羊毛脂、硬脂酸甘油酯的一种或多种。

本发明所记载的任何范围包括端值和端值之间的任何数值以及端值或端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

如无特殊说明，本发明中的各种原料均可经市售购得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的制备方法中，通过控制反应原料和反应步骤，一步法反应制备得到抗菌羧甲基壳聚糖并用其制备了羧甲基壳聚糖伤口护理软膏。本发明制备方法简单，反应条件温和可控，生产成本低，避免了两步或多步合成的复杂步骤，减少了废液和污染物的产生。制备得到的抗菌羧甲基壳聚糖同时具有亲水正电性基团和长链烷基疏水性基团，既能很好地粘附细菌，又能杀死细菌。对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有良好的抑菌效果，依据GB/T20944.3-2008标准，测得金黄色葡萄球菌抑菌率≥99%，绿脓杆菌抑菌率≥96%。利用制得的抗菌羧甲基壳聚糖制成的羧甲基壳聚糖抗菌伤口护理软膏，既能保护创面，为创面提供温和湿润的愈合环境，又能抗炎抗感染，促进创面愈合，无毒，可生物降解，是一款优秀的伤口护理软膏。

附图说明

图1 实施例1和对比例1的抑菌实验结果。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

1）搅拌溶解15g羧甲基壳聚糖（羧基取代度75%，20℃，1%水溶液粘度为20 mPa.s）于250mL去离子水和50mL异丙醇的混合溶液；

2）向上一步溶液中加入10 g N,N-二甲基正己胺，再向其中加入5 g溴己烷和5 g二溴乙烷，70 ℃搅拌反应60 h；

3）反应结束后，用乙醇和正己烷交替洗涤四次，真空干燥，即可得到抗菌羧甲基壳聚糖;

利用上述抗菌羧甲基壳聚糖制备羧甲基壳聚糖伤口护理软膏的制备方法，包括如下步骤：

将2 g抗菌羧甲基壳聚糖溶于40 mL去离子水中，向其中加入5 g 五倍子提取物，65 g凡士林，5 g硬脂酸甘油酯，1 g蛇床子提取物和1 g败酱草提取物，机械搅拌均匀，即可得到抗菌羧甲基壳聚糖伤口护理软膏。

实施例2

一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

1）搅拌溶解20 g羧甲基壳聚糖（羧基取代度80%，20℃，1%水溶液粘度为30 mPa.s）于500 mL去离子水溶液；

2）向上一步溶液中加入10 g N,N-二甲基正己胺和5g N,N-二甲基正辛胺，再向其中加入15 g二溴乙烷，75 ℃搅拌反应54 h；

3）反应结束后，用甲醇，石油醚和丙酮交替洗涤三次，烘箱干燥，即可得到抗菌羧甲基壳聚糖;

将2 g抗菌羧甲基壳聚糖溶于40 mL去离子水中，向其中加入5 g 蛇床子提取物，1 g败酱草提取物，50 g凡士林，2 g羊毛脂和5 g甘油，机械搅拌均匀，即可得到抗菌羧甲基壳聚糖伤口护理软膏。

实施例3

一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

1）搅拌溶解20 g羧甲基壳聚糖（羧基取代度95%，20℃，1%水溶液粘度为28 mPa.s）于300 mL去离子水和50 mL正丁醇的混合溶液；

2）向上一步溶液中加入10 g N,N-二甲基癸胺，再向其中加入10 g二溴戊烷，85 ℃搅拌反应54 h；

3）反应结束后，用乙醇和石油醚交替洗涤三次，真空干燥，即可得到抗菌羧甲基壳聚糖;

利用上述抗菌羧甲基壳聚糖制备羧甲基壳聚糖伤口护理软膏的制备方法，步骤同实施例1。

实施例4

一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

1）搅拌溶解20 g羧甲基壳聚糖（羧基取代度60%，20℃，1%水溶液粘度为15 mPa.s）于400 mL去离子水和50 mL甲醇的混合溶液；

2）向上一步溶液中加入10 g N,N-二甲基癸胺和10 g N,N-二甲基十二胺，再向其中加入5 g碘甲烷和15 g二溴己烷，50 ℃搅拌反应72 h；

3）反应结束后，用甲醇，正己烷和乙醇各洗涤两次，喷雾干燥，即可得到抗菌羧甲基壳聚糖;

利用上述抗菌羧甲基壳聚糖制备羧甲基壳聚糖伤口护理软膏的制备方法，步骤同实施例2。

实施例5

一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

1）搅拌溶解30 g羧甲基壳聚糖（羧基取代度40%，20℃，1%水溶液粘度为5 mPa.s）于500mL去离子水和100 mL乙醇的混合溶液；

2）向上一步溶液中加入20 g三正己基胺，再向其中加入10 g溴丁烷和25 g溴丁烷，60℃搅拌反应49 h；

3）反应结束后，用丙酮，正己烷和乙醇各洗涤两次，真空干燥，即可得到抗菌羧甲基壳聚糖;

对比例1

羧甲基壳聚糖护理敷料的制备方法，步骤如下：

将2 g羧甲基壳聚糖（羧基取代度75%，20℃，1%水溶液粘度为20 mPa.s）溶于40 mL去离子水中，向其中加入5 g 五倍子提取物，65 g凡士林，5 g硬脂酸甘油酯，1 g蛇床子提取物和1 g败酱草提取物，机械搅拌均匀，即可得到羧甲基壳聚糖伤口护理软膏。

对比例2

将2 g羧甲基壳聚糖（羧基取代度80%，20℃，1%水溶液粘度为30 mPa.s）溶于40 mL去离子水中，向其中加入5 g 蛇床子提取物，1 g败酱草提取物，50 g凡士林，2 g羊毛脂和5 g甘油，机械搅拌均匀，即可得到羧甲基壳聚糖伤口护理软膏。

实验例1

制备的样品进行金黄色葡萄球菌抑菌效果对比实验

检测条件：将实施例1-5和对比例1-5的样品进行菌液共培养抑菌实验。检测用菌为金黄色葡萄球菌ATCC29213。

检测方法：将培养好的金黄色葡萄球菌在培养基里稀释至约1×10⁵CFU/mL，分为六组，分别将10 mL的含菌培养液加入到50 mL的离心管中。再分别取0.1 g实施例1-5和对比例1-5的样品分别加入到前述含菌培养液的离心管中。再分别将离心管在37℃温度下轻微振荡培养18 h，然后分别吸取0.1 mL培养液加入96孔细胞培养板中，用酶标仪读取各个孔在600 nm处的吸收光强。每组样品测5个平行样本，统计平均值。抑菌率结果如下表1所示。实施例1-5的羧甲基壳聚糖伤口护理软膏对金黄色葡萄球菌的抑菌率均在99%以上，很好的抑制了金黄色葡萄球菌的生长；而对比例1-5的对照样品基本没有抗菌效果。

分别取实施例1和对比例1培养液各20微升，用涂布棒均匀涂抹到固体培养基上，在37℃恒温培养24 h，观察结果如图1所示。实施例1的培养基上基本无细菌生长，而对比例1的培养基上长满了细菌。

表1 各实施例及对比例样品的金黄色葡萄球菌抑菌实验结果

实验例2

制备的样品进行绿脓杆菌抑菌效果对比实验

检测条件：将实施例1-5和对比例1-5的样品进行菌液共培养抑菌实验。检测用菌为绿脓杆菌ATCC15442。

检测方法：将培养好的绿脓杆菌在培养基里稀释至约1×10⁵CFU/mL，分为六组，分别将10 mL的含菌培养液加入到50 mL的离心管中。再分别取0.1 g实施例1-3和对比例1-3的样品分别加入到前述含菌培养液的离心管中。再分别将离心管在37℃温度下轻微振荡培养18 h，然后分别吸取0.1 mL培养液加入96孔细胞培养板中，用酶标仪读取各个孔在600nm处的吸收光强。每组样品测5个平行样本，统计平均值。抑菌率结果如下表2所示。实施例1-5的羧甲基壳聚糖伤口护理软膏对绿脓杆菌均具有良好的抗菌效果，而对比例1-5的对照样品基本没有抗菌效果。

分别取实施例1和对比例1培养液各20微升，用涂布棒均匀涂抹到固体培养基上，在37℃恒温培养24 h，观察结果如图1所示。可明显看出，实施例1的培养基上基本无细菌生长，而对比例1对照样品的培养基上长满了细菌。

表2 各实施例及对比例样品的绿脓杆菌抑菌实验结果

Claims

1.权利要求1，一种抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：分别将长烷基链叔胺试剂和卤化试剂加入到羧甲基壳聚糖溶液中，调节反应液的pH值在8-13，搅拌反应，反应结束后用洗涤溶剂洗涤，干燥后得到抗菌羧甲基壳聚糖。

2.根据权利要求1所述的抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述长烷基链叔胺试剂选自三正己基胺、N,N-二甲基正辛胺、N,N-二甲基正己胺、N,N-二甲基癸胺、N,N-二甲基十二胺、N,N-二甲基十四胺的一种，优选为N,N-二甲基正己胺。

3.根据权利要求1所述的抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述长烷基链叔胺试剂选自三正己基胺、N,N-二甲基正己胺、N,N-二甲基癸胺、N,N-二甲基十二胺、N,N-二甲基十四胺的两种，优选为N,N-二甲基正己胺和N,N-二甲基正辛胺。

4.根据权利要求1所述的抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述卤化试剂选自碘甲烷，溴己烷，溴丁烷，1,2-二溴乙烷，1,3-二溴丙烷，1,4-二溴丁烷，1,5-二溴戊烷，1,6-二溴己烷中的一种，优选为1,2-二溴乙烷。

5.根据权利要求1所述的抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述卤化试剂选自碘甲烷，溴己烷，溴丁烷，1,2-二溴乙烷，1,3-二溴丙烷，1,4-二溴丁烷，1,5-二溴戊烷，1,6-二溴己烷中的两种，优选为溴己烷和1,2-二溴乙烷两种组合。

6.根据权利要求1所述的抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述羧甲基壳聚糖选自羧基取代度40%-95%，粘度为5-50 mPa.s (20℃，1%水溶液)的羧甲基壳聚糖，优选自所加取代度60%~80%, 粘度为15-30 mPa.s (20℃，1%水溶液)。

7.根据权利要求1所述的抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，其特征在于：配制所述羧甲基壳聚糖溶液的溶剂选自去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或两种；优选自去离子水和异丙醇两种。

8.根据权利要求1所述的抗菌羧甲基壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述搅拌反应的温度为45-85 ℃，反应时间为49-96 h，洗涤溶剂为乙醇、甲醇、正己烷、石油醚、丙酮的两种或多种；优选地，反应温度在50-75 ℃，反应时间在54-72 h，洗涤溶剂为乙醇和正己烷。

9.一种通过上述权利要求1-8中任一方法制得的抗菌羧甲基壳聚糖在伤口护理软膏的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：通过制得的抗菌羧甲基壳聚糖在伤口护理软膏的应用，具体步骤如下：将抗菌羧甲基壳聚糖溶于去离子水中，向其中加入植物提取物和增稠剂，混合均匀，即可得到羧甲基壳聚糖伤口护理软膏；所述的植物提取物选自五倍子提取物、败酱草提取物和蛇床子提取物中的一种或多种，所述增稠剂选自甘油、凡士林、羊毛脂、硬脂酸甘油酯的一种或多种。