CN109912729A - 一种抗菌壳聚糖的制备方法及其作为液体护理敷料的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌壳聚糖的制备方法：分别将短烷基链叔胺试剂和卤化试剂加入到壳聚糖溶液中，同时进行季铵化反应和偶联反应，得到抗菌壳聚糖。将得到的抗菌壳聚糖溶于水中，向其中加入植物提取物和甘油，制备得到液体抗菌护理敷料。该液体抗菌护理敷料可用于伤口清洗和消毒，抗菌抗炎，保护创面。

Description

一种抗菌壳聚糖的制备方法及其作为液体护理敷料的应用

技术领域

本发明涉及一种抗菌材料的制备方法及其作为液体护理敷料的应用，尤其是涉及一种抗菌壳聚糖的制备方法及其作为液体护理敷料的应用，属于生物医用材料领域。

背景技术

细菌和真菌感染是常见皮肤病症的主要原因，而抗生素的滥用造成大量耐药菌的产生。安全高效的抗菌材料不仅能有效灭杀有害病菌，还不易产生耐药性，对人体无副作用，是目前研究的热点。

壳聚糖是由甲壳素脱乙酰化得到的碱性多糖，具有生物官能性和相容性、血液相容性、安全性和微生物降解性等优良性能，被广泛应用于抗菌止血等方面；壳聚糖的正电荷可以和细菌表面的负电荷结合从而抑制细菌繁殖，但其水溶性差，抗菌能力弱，限制了其应用。壳聚糖乳酸盐、壳聚糖盐酸盐等衍生物虽然水溶性改善，但抗菌性能仍有提高空间。采用季铵盐对其进行改性，能大大增强其抗菌性，因此，将季铵盐基团引入壳聚糖成为抗菌壳聚糖改性研究的热点之一。

CN105694053B中公开了一种季铵盐改性壳聚糖及其制备方法和应用，该季铵盐改性壳聚糖抗菌剂由具有季铵盐修饰的聚乙二醇和壳聚糖通过接枝反应而得，季铵盐修饰的聚乙二醇结构中季铵盐基团位于聚乙二醇的端部。该方法制备过程复杂，制备过程产生大量有机溶剂废液，污染环境，反应条件苛刻，成本高，难以满足成产需求。

CN104672346B中公开了一种胍基壳聚糖季铵盐的制备方法，先以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为季铵化试剂，对壳聚糖进行季铵化改性，然后以聚六亚甲基单胍为胍基化试剂，运用接枝反应对壳聚糖季铵盐进行胍基化改性，得到具有抗菌性的胍基壳聚糖季铵盐。该方法通过聚糖分子与季铵盐、单胍形成化学键结合在一起，产生协同增效作用，具有更强抗菌作用。然而，该方法高温微波辐射的条件下反应，难以实现工业化放大，且得到产物极大的改变了壳聚糖的化学架构，降低了其生物相容性和可降解性。

CN106749760A中公开了一种季膦化壳聚糖季铵盐及其制备方法和应用，首先将壳聚糖季铵化而后直接与氯乙酰氯反应得到氯乙酰化壳聚糖季铵盐，所得氯乙酰化壳聚糖季铵盐再与三环己基膦或三苯基膦反应，产物经纯化即得到季膦化壳聚糖季铵盐。该方法制备过程复杂，通过季铵化反应、氯乙酰化反应、季膦化反应等多步反应制备得到，且制备得到的产物真菌有抑制作用，难以满足使用需求。

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壳聚糖的制备方法，该制备方法简单，制得的抗菌壳聚糖具有广谱抗菌性。同时，制得的抗菌壳聚糖未改变壳聚糖本身的生物活性，仍具有良好的生物相容性，可生物降解。

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壳聚糖在液体抗菌护理敷料上的应用。

为解决上述第一个技术问题，发明采用如下的技术方案：

一种抗菌壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

分别将短烷基链叔胺试剂和卤化试剂加入到壳聚糖溶液中，搅拌反应，反应时间36-72h，控制反应温度在60-80 ℃，反应结束后，用洗涤溶剂洗涤，干燥后得到抗菌壳聚糖。

本发明通过季铵化反应和交联反应，一步法合成了抗菌壳聚糖，在壳聚糖上引入季铵化基团。一步法反应，制备步骤简单，省去了两步或多步合成的复杂步骤，减少了废液产生。制备得到的抗菌壳聚糖和壳聚糖盐酸盐、壳聚糖乳酸盐相比，更易溶于水，具有优异的抗菌性能。同时，利用制得的抗菌壳聚糖制成的壳聚糖抗菌护理敷料，能够清洁杀菌，为皮肤消毒，且具有良好的生物相容性，可生物降解。

根据本发明的某些实施方式，抗菌壳聚糖的制备方法中，所述短烷基链叔胺试剂选自4-二甲基丁胺，三正己基胺，6-二甲基己胺中的一种或两种。

根据本发明的某些实施方式，抗菌壳聚糖的制备方法中，所述卤化试剂选自1,3-二溴丙烷，1,4-二溴丁烷，1,5-二溴戊烷和1,6-二溴己烷中的一种或多种；优选1,4-二溴丁烷和1,6-二溴己烷的一种或两种。

根据本发明的某些实施方式，抗菌壳聚糖的制备方法中，所述壳聚糖选自壳聚糖盐酸盐或壳聚糖乳酸盐。

根据本发明的某些实施方式，抗菌壳聚糖的制备方法中，所述洗涤溶剂为乙醇、甲醇、石油醚、环己烷的两种或多种。

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壳聚糖在液体抗菌护理敷料上的应用。

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壳聚糖在液体抗菌护理敷料上的应用，具体步骤如下：将抗菌壳聚糖溶于去离子水中，向其中加入甘油和植物提取物，搅拌混合均匀，即可得到壳聚糖抗菌护理敷料；优选地，所述的植物提取物选自牡丹皮提取物、蒲公英提取物、艾叶提取物、须松萝提取物中的一种或多种。

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，通过控制反应原料添加顺序和反应条件，制备得到具有抗菌效果的抗菌壳聚糖并用其制备了壳聚糖抗菌护理敷料。本发明通过一步法反应，制备步骤简单，省去了两步或多步合成的复杂步骤，减少了废液产生。制备得到的抗菌壳聚糖和壳聚糖、壳聚糖酸盐相比，水溶性更好，具有更强的抗菌性能，对金黄色葡萄球菌和绿脓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≥99%。同时，利用制得的抗菌壳聚糖制成的壳聚糖抗菌护理敷料，能够清洁杀菌，为皮肤消毒，且具有良好的生物相容性，可生物降解。

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

一种抗菌壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

1）搅拌溶解50 mL质量分数为3%的壳聚糖盐酸盐水溶液；

2）向上一步溶液中加入3 g 4-二甲基丁胺，再向其中加入2 g 1,3-二溴丙烷，60 ℃搅拌反应72 h；

3）反应结束后，用乙醇和环己烷交替洗涤三次，真空干燥，即可得到抗菌壳聚糖;

利用上述抗菌壳聚糖制备壳聚糖液体抗菌护理敷料的制备方法，包括如下步骤：

将1 g抗菌壳聚糖溶于90 mL去离子水中，向其中加入5 g甘油，2 g牡丹皮提取物和2 g蒲公英提取物，机械搅拌1 h，即可得到壳聚糖液体抗菌护理敷料。

实施例2

一种抗菌壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

1）搅拌溶解50 mL质量分数为2%的壳聚糖乳酸盐水溶液；

2）向上一步溶液中加入3 g 6-二甲基己胺，再向其中加入2 g 1,4-二溴丁烷，70 ℃搅拌反应48 h；

3）反应结束后，用乙醇和甲醇洗涤四次，真空干燥，即可得到抗菌壳聚糖;

利用上述抗菌壳聚糖制备壳聚糖液体抗菌护理敷料的制备方法，包括如下步骤：

将1 g抗菌壳聚糖溶于90 mL去离子水中，向其中加入5 g甘油，2 g艾叶提取物和2 g须松萝提取物，机械搅拌1 h，即可得到壳聚糖液体抗菌护理敷料。

实施例3

一种抗菌壳聚糖的制备方法，包括如下步骤：

1）搅拌溶解100 mL质量分数为1%的壳聚糖乳酸盐水溶液；

2）向上一步溶液中加入2 g 4-二甲基氨基丁胺和 2 g三正己基胺，再向其中加入1 g1,5-二溴戊烷和1 g 1,6-二溴己烷，80 ℃搅拌反应36 h；

3）反应结束后，用甲醇和石油醚洗涤四次，真空干燥，即可得到抗菌壳聚糖;

利用上述抗菌壳聚糖制备壳聚糖液体抗菌护理敷料的制备方法，同实施例1。

对比例1

壳聚糖护理敷料的制备方法，步骤如下：

将1 g壳聚糖盐酸盐溶于90 mL去离子水中，向其中加入5 g甘油， 2 g牡丹皮提取物和2 g蒲公英提取物，机械搅拌1 h，即可得到壳聚糖护理敷料。

对比例2

壳聚糖护理敷料的制备方法，步骤如下：

将1 g壳聚糖乳酸盐溶于90 mL去离子水中，向其中加入5 g甘油，2 g艾叶提取物和2 g须松萝提取物，机械搅拌1 h，即可得到壳聚糖护理敷料。

对比例3

壳聚糖护理敷料的制备方法，步骤如下：

将1 g壳聚糖溶于90 mL去离子水中，向其中加入5 g甘油，2 g艾叶提取物和2 g须松萝提取物，机械搅拌，即可得到壳聚糖护理敷料。

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1-3和对比例1-3的壳聚糖护理敷料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PBS里稀释至约1×10⁸CFU/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的壳聚糖护理敷料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12 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1-3的壳聚糖抗菌护理敷料对金黄色葡萄球菌的抑菌率均在99%以上，基本完全抑制了金黄色葡萄球菌的生长；而对比例1-3的壳聚糖护理敷料基本没有抗菌效果。

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12 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1-3和对比例1-3的壳聚糖抗菌护理敷料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PBS里稀释至约1×10⁸CFU/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的壳聚糖护理敷料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12 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2所示。实施例1-3的壳聚糖抗菌护理敷料对绿脓杆菌均具有良好的抗菌效果，而对比例1-3的壳聚糖抗菌护理敷料基本没有抗菌效果。

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的培养基上无细菌生长，而对比例1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 (7)

1.一种抗菌壳聚糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别将短烷基链叔胺试剂和卤化试剂加入到壳聚糖溶液中，搅拌反应，反应时间36-72h，控制反应温度在60-80 ℃，反应结束后，用洗涤溶剂洗涤，干燥后得到抗菌壳聚糖。

2.根据权利要求1所述的抗菌壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述短烷基链叔胺试剂选自4-二甲基丁胺，三正己基胺，6-二甲基己胺中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的抗菌壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述卤化试剂选自1,3-二溴丙烷，1,4-二溴丁烷，1,5-二溴戊烷和1,6-二溴己烷中的一种或多种；优选1,4-二溴丁烷和1,6-二溴己烷的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的抗菌壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖选自壳聚糖盐酸盐或壳聚糖乳酸盐。

5.根据权利要求1所述的抗菌壳聚糖的制备方法，其特征在于：所述洗涤溶剂为乙醇、甲醇、石油醚、环己烷的两种或多种。

6.一种通过上述权利要求1-5中任一方法制得的抗菌壳聚糖在液体抗菌护理敷料的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：通过制得的抗菌壳聚糖在液体抗菌护理敷料的应用，具体步骤如下：

将抗菌壳聚糖溶于去离子水中，向其中加入甘油和植物提取物，搅拌混合均匀，即可得到壳聚糖抗菌护理敷料；

优选地，所述的植物提取物选自牡丹皮提取物、蒲公英提取物、艾叶提取物、须松萝提取物中的一种或多种。