CN110512305A - 一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用 - Google Patents

一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110512305A
CN110512305A CN201910806463.XA CN201910806463A CN110512305A CN 110512305 A CN110512305 A CN 110512305A CN 201910806463 A CN201910806463 A CN 201910806463A CN 110512305 A CN110512305 A CN 110512305A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antibiotic property
sericin
solution
temperature control
property temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910806463.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110512305B (zh
Inventor
李佳
路艳华
程德红
王勃翔
刘治梅
郝旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eastern Liaoning University
Original Assignee
Eastern Liaoning University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eastern Liaoning University filed Critical Eastern Liaoning University
Priority to CN201910806463.XA priority Critical patent/CN110512305B/zh
Publication of CN110512305A publication Critical patent/CN110512305A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110512305B publication Critical patent/CN110512305B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D01F1/103—Agents inhibiting growth of microorganisms
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/02—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from cellulose, cellulose derivatives, or proteins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/10—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one other macromolecular compound obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as constituent

Abstract

本发明提供了一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用，属于纤维材料制备技术领域。本发明利用酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽对本身就具有抗菌性的丝胶蛋白进行改性接枝，进一步提高了丝胶蛋白的抗菌性；且酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽为生物材料，无毒、环保，且与丝胶蛋白相容性好，能够很好地分散在丝胶蛋白溶液中用于改善丝胶蛋白的抗菌性能。另外，改性丝胶蛋白溶液与N‑异丙基丙烯酰胺、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N‑四甲基乙二胺和醋酸混合，经自由基聚合，得到了同时具备温控性的纳米纤维。实施例的数据表明：本发明提供的抗菌性温控纳米纤维具有较好的抗菌性，抑菌率最高可达到99.99％以上。

Description

一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及纤维材料制备技术领域，尤其涉及一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用。
背景技术
在现有技术中，为了制备抗菌性纤维，多数研究者主要是通过引入纳米银或含银化合物，但是这样制备出来的抗菌性纤维对皮肤具有直接的刺激性，毒性及环保性差，不利于应用于纺织品领域。
中国专利201810607084.3公开一种抗菌纳米纤维及其制备方法，通过物理和化学方法将生物质木质纤维制备纤维素纳米纤维，后分别经氧化和银氨溶液及干燥处理，得到抗菌性纳米纤维。但上述纳米纤维除仅具有抗菌性能，且所用银氨溶液是非常不稳定的危险试剂。
中国专利201711019394.5公开一种纳米银抗菌纤维，主要成分包括聚酯、银粉、硅烷偶联剂、表面活性剂、钛白粉、植物炭微粉、有机溶剂和分散剂。该方法制得的抗菌纤维具有抗菌效果，同时避免了在纤维制品的使用过程中出现效果变差、纤维制品的掉色等现象，确保抗菌的长效。但上述抗菌纤维抑菌率低，且所用银粉具有毒性，作为纺织材料具有对皮肤具有一定的刺激性。
中国专利201611109738.7和201611108902.2分别公开一种温敏抗菌性纳米纤维及其制备方法、一种温敏抗菌性织物及其制备方法，以壳聚糖为主要原材料，制得温敏抗菌性纳米纤维和织物，虽具有抗菌性，但抗菌性均在90％以下。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用。本发明提供的抗菌性温控纳米纤维具有优异的抗菌性和温控性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种抗菌性温控纳米纤维，由抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液经静电纺丝得到；所述抗菌性温敏水凝胶由改性丝胶蛋白溶液、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N-四甲基乙二胺和醋酸经自由基聚合反应制备得到；所述改性丝胶蛋白溶液由丝胶蛋白水溶液、酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽经酶催化氧化反应制备得到。
优选地，所述改性丝胶蛋白溶液的制备方法包括以下步骤：
氧气保护下，将丝胶蛋白水溶液与酪氨酸酶混合，进行酶催化氧化反应，得到丝胶蛋白醌溶液；
将所述丝胶蛋白醌溶液与天蚕素抗菌肽混合，得到所述改性丝胶蛋白溶液。
优选地，所述丝胶蛋白水溶液的浓度为10～20wt％；所述酪氨酸酶的用量为2000～4500U/g；所述天蚕素抗菌肽与丝胶蛋白的质量比为3500～4000μg：9～20g。
优选地，所述改性丝胶蛋白溶液与N-异丙基丙烯酰胺的用量比为1.0～3.0mL：0.5～1.0g。
优选地，所述改性丝胶蛋白溶液与N,N-亚甲基双丙烯酰胺的用量比为1.0～3.0mL：0.03～0.05g。
优选地，所述改性丝胶蛋白溶液与N,N,N,N-四甲基乙二胺的体积比为1.0～3.0：1.0～6.0。
优选地，所述改性丝胶蛋白溶液与过硫酸铵的用量比为1.0～3.0mL：0.04～0.06g。
本发明还提供了上述技术方案所述的抗菌性温控纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
将丝胶蛋白水溶液、酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽混合，进行酶催化氧化反应，得到改性丝胶蛋白溶液；
将所述改性丝胶蛋白溶液、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N-四甲基乙二胺和醋酸混合，进行自由基聚合反应，得到抗菌性温敏水凝胶；
将所述抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液混合，进行静电纺丝，得到抗菌性温控纳米纤维。
优选地，所述静电纺丝的参数包括：外加电压20～30kV，接收距离10～15cm，注射速度0.03～0.1mL/h。
本发明还提供了上述技术方案所述的抗菌性温控纳米纤维或上述技术方案所述的制备方法得到的抗菌性温控纳米纤维在单纱和织物中的应用。
本发明提供了一种抗菌性温控纳米纤维，由抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液经静电纺丝得到；所述抗菌性温敏水凝胶由改性丝胶蛋白溶液、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N-四甲基乙二胺和醋酸经自由基聚合反应制备得到；所述改性丝胶蛋白溶液由丝胶蛋白水溶液、酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽经酶催化氧化反应制备得到。
本发明利用酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽对本身就具有抗菌性的丝胶蛋白进行接枝，进一步提高了丝胶蛋白的抗菌性；且酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽为生物材料，无毒、环保，且与丝胶蛋白相容性好，能够很好地分散在丝胶蛋白溶液中用于改善丝胶蛋白的抗菌性。另外，改性丝胶蛋白溶液与N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N-四甲基乙二胺和醋酸混合，经自由基聚合，得到了具备温敏性的纤维。实施例的数据表明：本发明提供的抗菌性温控纳米纤维具有较好的抗菌性，抑菌率最高可达到99.99％以上。
本发明还提供了上述技术方案所述的抗菌性温控纳米纤维的制备方法，本发明的制备方法先对丝胶蛋白进行接枝改性，提高其抗菌性；再使其与具有温敏性的原料混合，经自由基聚合得到了同时具有温敏性和抗菌性的纤维。该方法制得的纳米纤维具有优异的抗菌性和温敏性；且使用的原料无毒、环保，同时该方法操作简单。
本发明还提供了上述技术方案所述的抗菌性温控纳米纤维在单纱、织物上的应用。由于本发明的纳米纤维具有无毒、环保，且优异抗菌性和温敏性，使其能够很好地应用于单纱、织物上。
附图说明
图1为实施例1得到的抗菌性温控纳米纤维的图片；
图2为实施例1得到的抗菌性温控纳米纤维固着在单纱上的图片；
图3为实施例1得到的抗菌性温控纳米纤维固着在织物上的图片；
图4为实施例1所得抗菌性温控纳米纤维在不同温度下的接触角曲线；
图5为实施例1所得抗菌性温控纳米纤维在不同温度下的接触角图片。
具体实施方式
本发明提供了一种抗菌性温控纳米纤维，由抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液经静电纺丝得到；所述抗菌性温敏水凝胶由改性丝胶蛋白溶液、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N-四甲基乙二胺和醋酸经自由基聚合反应制备得到；所述改性丝胶蛋白溶液由丝胶蛋白水溶液、酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽经酶催化氧化反应制备得到。
在本发明中，所述改性丝胶蛋白溶液的制备方法优选包括以下步骤：
氧气保护下，将丝胶蛋白水溶液与酪氨酸酶混合，进行酶催化氧化反应，得到丝胶蛋白醌溶液；
将所述丝胶蛋白醌溶液与天蚕素抗菌肽混合，得到所述改性丝胶蛋白溶液。
本发明在氧气保护下，将丝胶蛋白水溶液与酪氨酸酶混合，进行酶催化氧化反应，得到丝胶蛋白醌溶液。
在本发明中，所述丝胶蛋白水溶液的浓度优选为10～20wt％，进一步优选为12～18wt％，更优选为14～16wt％；所述酪氨酸酶用量优选为2000～4500U/g，进一步优选为2500～4000U/g，更优选为3000～3500U/g。
在本发明中，所述酶催化氧化反应的温度优选为25～60℃，进一步优选为30～50℃，更优选为35～40℃；所述酶催化氧化反应的时间优选为30～120min；所述酶催化氧化反应优选在搅拌的条件下进行。
得到丝胶蛋白醌溶液后，本发明将所述丝胶蛋白醌溶液与天蚕素抗菌肽混合，得到所述改性丝胶蛋白溶液。
在本发明中，所述天蚕素抗菌肽与丝胶蛋白的质量比优选为3500～4000μg：9～20g，进一步优选为3500～4000μg：12～18g，更优选为3500～4000μg：14～16g。在本发明中，所述天蚕素抗菌肽优选以天蚕素抗菌肽水溶液的形式加入到所述催化反应液中，所述天蚕素抗菌肽水溶液的浓度优选为3500～4000μg/mL；本发明对所述天蚕素抗菌肽水溶液的用量不做具体限定，只要使天蚕素抗菌肽的用量与丝胶蛋白水溶液的浓度符合要求即可。
在本发明中，所述丝胶蛋白醌溶液与天蚕素抗菌肽混合的温度、时间和条件优选与所述酶催化氧化反应一致，在此不再赘述。
本发明的丝胶蛋白酚羟基经酪氨酸酶催化氧化成醌，形成丝胶蛋白醌溶液；所述丝胶蛋白醌溶液中的醌与天蚕素抗菌肽中的-NH2发生一系列复杂的反应，形成复杂的交联。通过这个反应过程天蚕素抗菌肽成功接枝到了丝胶蛋白分子上。
在本发明中，所述抗菌性温敏水凝胶由改性丝胶蛋白溶液、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N-四甲基乙二胺和醋酸，经自由基聚合反应制备得到。
在本发明中，所述改性丝胶蛋白溶液与N-异丙基丙烯酰胺的用量比优选为1.0～3.0mL：0.5～1.0g，进一步优选为1.5～2.5mL：0.5～1.0g，更优选为2.0mL：0.5～1.0g；所述改性丝胶蛋白溶液与N,N-亚甲基双丙烯酰胺的用量比优选为1.0～3.0mL：0.03～0.05g，进一步优选为1.5～2.5mL：0.03～0.05g，更优选为2.0mL：0.03～0.05g。
在本发明中，所述改性丝胶蛋白溶液与N,N,N,N-四甲基乙二胺的体积比优选为1.0～3.0：1.0～6.0，进一步优选为1.5～2.5：1.0～6.0，更优选为2.0：1.0～6.0；所述改性丝胶蛋白溶液与过硫酸铵的用量比优选为1.0～3.0mL：0.04～0.06g，进一步优选为1.5～2.5mL：0.04～0.06g，更优选为2.0mL：0.04～0.06g。
在本发明中，所述醋酸的质量浓度优选为2％，所述改性丝胶蛋白溶液与醋酸的体积比优选为1～3：10，进一步优选为1.5～2.5：10，更优选为2.0：10。
在本发明中，所述抗菌性温敏水凝胶的制备方法具体过程优选为：
将N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺醋酸混合，得到初混液；在搅拌的条件下，在所述初混液中加入改性丝胶蛋白溶液、过硫酸铵和N,N,N,N-四甲基乙二胺，进行自由基聚合反应。
在本发明中，所述自由基聚合反应的温度优选为50～60℃，时间优选为4～6h；所述自由基聚合反应优选在氮气保护下进行。
在本发明中，所述抗菌性温控纳米纤维，由抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液经静电纺丝得到。
在本发明中，所述聚环氧乙烷水溶液的质量百分比优选为8～20％，进一步优选为10％；所述聚环氧乙烷的相对分子量优选为40～60kDa。在本发明中，所述聚环氧乙烷水溶液与抗菌性温敏水凝胶混合，能够提高抗菌性温敏水凝胶的可纺丝性。
在本发明中，所述抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液的体积比优选为1～5：5。
在本发明中，所述静电纺丝的参数优选包括：外加电压优选为20～30kV，进一步优选为22～28kV，更优选为24～26kV；接收距离优选为10～15cm，进一步优选为11～14cm，更优选为12～13cm；注射速度优选为0.03～0.1mL/h，进一步优选为0.04～0.08mL/h，更优选为0.05～0.06mL/h。
本发明还提供了上述技术方案所述的抗菌性温控纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
将丝胶蛋白水溶液、酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽混合，经酶催化氧化反应，得到改性丝胶蛋白溶液；
将所述改性丝胶蛋白溶液、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N-四甲基乙二胺和醋酸混合，经自由基聚合反应，得到抗菌性温敏水凝胶；
将所述抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液混合，经静电纺丝，得到抗菌性温控纳米纤维。
在本发明中，所述抗菌性温控纳米纤维的制备方法中涉及的参数与上述技术方案涉及的参数一致，在此不再赘述。
本发明还提供了上述技术方案所述的抗菌性温控纳米纤维或上述技术方案所述的制备方法得到的抗菌性温控纳米纤维在单纱或织物中的应用。
在本发明中，当所述抗菌性温控纳米纤维应用于单纱和织物上时，所述应用优选包括以下步骤：
常温条件下，将单纱或织物浸泡于质量分数为5％的盐酸溶液中0.5h后，自然晾干，得到改性单纱或织物；然后将所述改性单纱或织物浸泡于多元羧酸中处理0.5h，得到含有氨基和/或羟基结构的单纱或织物；
将抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液的混合溶液注入注射器中，将所述含有氨基和/或羟基结构的单纱或织物浸泡于戊二醛溶液中，预交联处理后，固定在滚筒式导电性接收装置上，接收装置接地线；进行静电纺丝，将抗菌性温控纳米纤维固着在单纱或织物表面。
在本发明中，所述静电纺丝的参数与制备抗菌性温控纳米纤维的参数一致，在此不再赘述。
由于本发明的抗菌性温控纳米纤维具有无毒、环保，且具有优异的抗菌性和温敏性，使其能够应用于单纱或者织物上；同时，应用的方法简单。
下面结合实施例对本发明提供的抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在氧气保护、25℃下，向90mL质量百分比为10％丝胶蛋白水溶液中缓慢添加酪氨酸酶，酪氨酸酶用量为2000U/g，搅拌条件下进行酶催化氧化反应30min，得到丝胶蛋白醌溶液；然后在丝胶蛋白醌溶液中添加1mL质量百分比为3500μg/mL的天蚕素抗菌肽水溶液，搅拌30min，得到改性丝胶蛋白溶液；
在N2保护、室温条件下，将0.5g N-异丙基丙烯酰胺、0.03g N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入到10mL质量浓度为2％的醋酸溶液中，连续搅拌中添加1mL上述改性丝胶蛋白溶液、0.04g过硫酸铵和1mLN,N,N,N-四甲基乙二胺，搅拌至完全溶解，于60℃搅拌4h(自由基聚合反应)，得到抗菌性温敏水凝胶；
将抗菌性温敏水凝胶和质量百分比为10％的聚环氧乙烷(相对分子质量40kDa)水溶液按照体积比1：5混合，常温搅拌至均匀，得到纺丝原液；
常温条件下，将单纱或织物浸泡于质量分数为5％的盐酸溶液中，预处理0.5h后，自然晾干，然后将再浸泡于多元羧酸中处理0.5h，得到含有氨基和/或羟基结构的单纱或织物；
将上述纺丝原液注入注射器中，将上述含有氨基和/或羟基结构的单纱或织物浸泡于戊二醛溶液中，预交联处理后，固定在滚筒式导电性接收装置上，接收装置接地线；在外加电压为30kV、接收距离为15cm、注射速度为0.03mL/h的条件下进行静电纺丝，制得抗菌性温控纳米纤维。在电场力作用下，上述抗菌性温控纳米纤维固着在单纱或织物表面，通过戊二醛交联作用，制得抗菌性温控单纱或织物。
图1为本实施例得到的抗菌性温控纳米纤维的图片；从图1可以看出：本实施例能够得到直径均匀、表观形态光滑、无珠节的纳米纤维膜。
图2为本实施例得到的抗菌性温控纳米纤维固着在单纱上的图片；图3为本实施例得到的抗菌性温控纳米纤维固着在织物上的图片；从图2、图3可以看出：单纱或织物表面固着抗菌性温控纳米纤维，纳米纤维形态稳定。
图4为本实施例所得抗菌性温控纳米纤维在不同温度下的接触角曲线；图5为本实施例所得抗菌性温控纳米纤维在不同温度下的接触角图片。从图4、5可以看出纳米纤维具有良好的温敏效应，随着外界温度的升高，纳米纤维膜接触角逐渐增大，由亲水性逐渐向疏水性转变。
实施例2
在氧气保护、30℃条件下，向90mL质量百分比为12％丝胶蛋白水溶液中缓慢添加酪氨酸酶，酪氨酸酶用量为2500U/g，搅拌下酶催化氧化反应60min，反应结束后；冷却至室温，添加1mL质量百分比为3600μg/mL天蚕素抗菌肽水溶液，搅拌30min，得到改性丝胶蛋白溶液；
在N2保护、室温条件下，将0.65g N-异丙基丙烯酰胺、0.04g N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入到10mL质量浓度为2％的醋酸溶液中，连续搅拌中添加1mL上述改性丝胶蛋白溶液、0.045g过硫酸铵和2mLN,N,N,N-四甲基乙二胺，搅拌至完全溶解，于60℃搅拌条件下反应4h，得到抗菌性温敏水凝胶；
将抗菌性温敏水凝胶与质量百分比为10％的聚环氧乙烷(相对分子质量40kDa)水溶液按照体积比2：5混合，常温搅拌至均匀，制备纺丝原液；
常温条件下，将单纱或织物浸泡于质量分数为5％的盐酸溶液中，预处理0.5h后，自然晾干；然后再浸泡于多元羧酸中处理0.5h，待用含有氨基和/或羟基结构的单纱或织物；
将上述纺丝原液注入注射器中，将上述含有氨基和/或羟基结构的单纱或织物浸泡于戊二醛溶液中，预交联处理后，固定在滚筒式导电性接收装置上，接收装置接地线；在外加电压为30kV、接收距离为15cm、注射速度为0.03mL/h的条件下进行静电纺丝，制得抗菌性温控纳米纤维。在电场力作用下，上述抗菌性温控纳米纤维固着在单纱或织物表面，通过戊二醛交联作用，制得抗菌性温控单纱或织物。
实施例3
在氧气保护、35℃条件下，向90mL质量百分比为14％丝胶蛋白水溶液中缓慢添加酪氨酸酶，酪氨酸酶用量为3000U/g，搅拌下酶催化氧化反应90min，反应结束后，冷却至室温，添加1mL质量百分百为3700μg/mL天蚕素抗菌肽，搅拌30min，得到改性丝胶蛋白溶液；
在N2保护、室温条件下，将0.75g N-异丙基丙烯酰胺、0.05g N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入到10mL质量浓度为2％的醋酸溶液中，连续搅拌中添加1mL上述改性丝胶蛋白溶液、0.04g过硫酸铵和3mLN,N,N,N-四甲基乙二胺，搅拌至完全溶解，于温度60℃搅拌条件下4h，得到抗菌性温敏水凝胶；
将抗菌性温敏水凝胶与质量百分比为10％的聚环氧乙烷(相对分子质量40kDa)水溶液按照体积比3：5混合，常温搅拌至均匀，制备纺丝原液；
常温条件下，将单纱或织物浸泡于质量分数为5％的盐酸溶液中，预处理0.5h后，自然晾干，然后再浸泡于多元羧酸中处理0.5h，待用含有氨基和/或羟基结构的单纱或者织物；
将上述纺丝原液注入注射器中，将上述含有氨基和/或羟基结构的单纱或者织物浸泡于戊二醛溶液中，预交联处理后，固定在滚筒式导电性接收装置上，接收装置接地线；在外加电压为30kV、接收距离为15cm、注射速度为0.03mL/h条件下进行静电纺丝，制得抗菌性温控纳米纤维。在电场力作用下，上述抗菌性温控纳米纤维固着在单纱或织物表面，通过戊二醛交联作用，制得抗菌性温控单纱或织物。
实施例4
在氧气保护、45℃条件下，向90mL质量百分比为16％丝胶蛋白水溶液中缓慢添加酪氨酸酶，酪氨酸酶用量为3500U/g，搅拌下酶催化氧化反应30min，反应结束后，冷却至室温，添加1mL质量百分百为3800μg/mL天蚕素抗菌肽，搅拌30min，得到改性丝胶蛋白溶液；
在N2保护、室温条件下，将0.9g N-异丙基丙烯酰胺、0.03g N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入到10mL质量浓度为2％的醋酸溶液中，连续搅拌中添加1mL上述改性丝胶蛋白溶液、0.05g过硫酸铵和5mLN,N,N,N-四甲基乙二胺，搅拌至完全溶解，于60℃搅拌条件下反应4h，得到抗菌性温敏水凝胶；
将所述抗菌性温敏水凝胶与质量百分比为10％的聚环氧乙烷(相对分子质量40kDa)水溶液按照体积比4：5混合，常温搅拌至均匀，制备纺丝原液；
常温条件下，将单纱或织物浸泡于质量分数为5％的盐酸溶液中，预处理0.5h后，自然晾干，然后再浸泡于多元羧酸中处理0.5h，待用含有氨基和/或羟基结构的单纱或者织物；
将上述纺丝原液注入注射器中，将上述含有氨基和/或羟基结构的单纱或者织物浸泡于戊二醛溶液中，预交联处理后，固定在滚筒式导电性接收装置上，接收装置接地线；在外加电压为30kV、接收距离为15cm、注射速度为0.03mL/h条件下进行静电纺丝，制得抗菌性温控纳米纤维。在电场力作用下，上述抗菌性温控纳米纤维固着在单纱或织物表面，通过戊二醛交联作用，制得抗菌性温控单纱或织物。
实施例5
在氧气保护、60℃条件下，向90mL质量百分比为20％丝胶蛋白水溶液中缓慢添加酪氨酸酶，酪氨酸酶用量为4500U/g，搅拌下酶催化氧化反应30min，反应结束后，冷却至室温，添加1mL质量百分百为4000μg/mL天蚕素抗菌肽，搅拌30min，得到改性丝胶蛋白溶液；
在N2保护、室温条件下，将1.0g N-异丙基丙烯酰胺、0.04g N,N-亚甲基双丙烯酰胺加入到10mL质量浓度为2％的醋酸溶液中，连续搅拌中添加1mL上述改性丝胶蛋白溶液、0.06g过硫酸铵和6mLN,N,N,N-四甲基乙二胺，搅拌至完全溶解，于60℃搅拌4h，得到抗菌性温敏水凝胶；
将所述抗菌性温敏水凝胶与质量百分比为10％的聚环氧乙烷(相对分子质量40kDa)水溶液按照体积比5：5混合，常温搅拌至均匀，制备纺丝原液；
常温条件下，将单纱或织物浸泡于质量分数为5％的盐酸溶液中，预处理0.5h后，自然晾干，然后再浸泡于多元羧酸中处理0.5h，待用含有氨基和/或羟基结构的单纱或织物；
将上述纺丝原液注入注射器中，将上述含有氨基和/或羟基结构的单纱或织物浸泡于戊二醛溶液中，预交联处理后，固定在滚筒式导电性接收装置上，接收装置接地线；在外加电压为30kV、接收距离为15cm、注射速度为0.03mL/h条件下进行静电纺丝，制得抗菌性温控纳米纤维。在电场力作用下，上述抗菌性温控纳米纤维固着在单纱或织物表面，通过戊二醛交联作用，制得抗菌性温控单纱或织物。
本发明还对实施例1～5得到的抗菌性温控纳米纤维的抗菌性能进行了检测，具体检测过程如下：
本发明选用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为测试菌种，采用振荡烧瓶法定量测试来表征抗菌性温控纳米纤维的抗菌效果，结合美国标准ASTM E2149中振荡烧瓶法进行测试。
将上述实施例1～5所得抗菌性温控纳米纤维以及空白组试样裁剪成0.5×0.5cm2块，试样总质量为0.75g，103kPa、121℃灭菌15min备用。
将上述抗菌性温控纳米纤维放入250mL的三角烧瓶中，分别加入70mL PBS溶液(pH≈7.2)和5mL菌种浓度为1×105～4×105cfu/mL的菌悬液，然后在作用温度为25℃的条件下，300r/min振摇2min后，用吸管向实施例1～5的烧瓶中各加入5mL已准备好的接种菌液，盖好瓶盖，再将烧瓶置于往复式振荡器上，24℃、150r/min振荡18h。
抑菌率按照公式I进行计算：
其中，X为抑菌率；A为标准空白试样接种细菌培养18h后烧瓶内活菌浓度；B为抗菌试样接种细菌培养18h后烧瓶内活菌浓度。
实施例1～5所得抗菌性温控纳米纤维的抑菌率如表1所示。
表1实施例1～5及空白组的抑菌率试验结果
从表1可以看出：本发明提供的抗菌性温控纳米纤维具有较好的抗菌性，抑菌率最高可达到99.99％以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗菌性温控纳米纤维，其特征在于，由抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液经静电纺丝得到；所述抗菌性温敏水凝胶由改性丝胶蛋白溶液、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N-四甲基乙二胺和醋酸经自由基聚合反应制备得到；所述改性丝胶蛋白溶液由丝胶蛋白水溶液、酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽经酶催化氧化反应制备得到。
2.根据权利要求1所述的抗菌性温控纳米纤维，其特征在于，所述改性丝胶蛋白溶液的制备方法包括以下步骤：
氧气保护下，将丝胶蛋白水溶液与酪氨酸酶混合，进行酶催化氧化反应，得到丝胶蛋白醌溶液；
将所述丝胶蛋白醌溶液与天蚕素抗菌肽混合，得到所述改性丝胶蛋白溶液。
3.根据权利要求2所述的抗菌性温控纳米纤维，其特征在于，所述丝胶蛋白水溶液的浓度为10～20wt％；所述酪氨酸酶的用量为2000～4500U/g；所述天蚕素抗菌肽与丝胶蛋白的质量比为3500～4000μg：9～20g。
4.根据权利要求1或2或3所述的抗菌性温控纳米纤维，其特征在于，所述改性丝胶蛋白溶液与N-异丙基丙烯酰胺的用量比为1.0～3.0mL：0.5～1.0g。
5.根据权利要求1或2或3所述的抗菌性温控纳米纤维，其特征在于，所述改性丝胶蛋白溶液与N,N-亚甲基双丙烯酰胺的用量比为1.0～3.0mL：0.03～0.05g。
6.根据权利要求1或2或3所述的抗菌性温控纳米纤维，其特征在于，所述改性丝胶蛋白溶液与N,N,N,N-四甲基乙二胺的体积比为1.0～3.0：1.0～6.0。
7.根据权利要求1或2或3所述的抗菌性温控纳米纤维，其特征在于，所述改性丝胶蛋白溶液与过硫酸铵的用量比为1.0～3.0mL：0.04～0.06g。
8.权利要求1～7任一项所述的抗菌性温控纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将丝胶蛋白水溶液、酪氨酸酶和天蚕素抗菌肽混合，进行酶催化氧化反应，得到改性丝胶蛋白溶液；
将所述改性丝胶蛋白溶液、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N,N,N-四甲基乙二胺和醋酸混合，进行自由基聚合反应，得到抗菌性温敏水凝胶；
将所述抗菌性温敏水凝胶和聚环氧乙烷水溶液混合，进行静电纺丝，得到抗菌性温控纳米纤维。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的参数包括：外加电压20～30kV，接收距离10～15cm，注射速度0.03～0.1mL/h。
10.权利要求1～7任一项所述的抗菌性温控纳米纤维或权利要求8～9任一项所述的制备方法得到的抗菌性温控纳米纤维在单纱和织物中的应用。
CN201910806463.XA 2019-08-29 2019-08-29 一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用 Active CN110512305B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910806463.XA CN110512305B (zh) 2019-08-29 2019-08-29 一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910806463.XA CN110512305B (zh) 2019-08-29 2019-08-29 一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110512305A true CN110512305A (zh) 2019-11-29
CN110512305B CN110512305B (zh) 2022-03-04

Family

ID=68628865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910806463.XA Active CN110512305B (zh) 2019-08-29 2019-08-29 一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110512305B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100040880A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-18 Koopmans Rudolf J Process for fabricating peptide-coated fibers
CN103421201A (zh) * 2012-05-14 2013-12-04 江南大学 一种生物酶法抗菌丝素蛋白膜制备方法
CN105536032A (zh) * 2015-12-16 2016-05-04 辽东学院 一种含纳米银的丝胶蛋白和聚氧化乙烯共混纳米纤维抗菌敷料的制备方法
CN106758235A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 辽东学院 一种温敏抗菌性织物及其制备方法
CN106757520A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 辽东学院 一种温敏抗菌性纳米纤维及其制备方法
CN107693836A (zh) * 2017-09-30 2018-02-16 广东泰宝医疗科技股份有限公司 一种抗菌藻酸盐水胶体敷料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100040880A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-18 Koopmans Rudolf J Process for fabricating peptide-coated fibers
CN103421201A (zh) * 2012-05-14 2013-12-04 江南大学 一种生物酶法抗菌丝素蛋白膜制备方法
CN105536032A (zh) * 2015-12-16 2016-05-04 辽东学院 一种含纳米银的丝胶蛋白和聚氧化乙烯共混纳米纤维抗菌敷料的制备方法
CN106758235A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 辽东学院 一种温敏抗菌性织物及其制备方法
CN106757520A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 辽东学院 一种温敏抗菌性纳米纤维及其制备方法
CN107693836A (zh) * 2017-09-30 2018-02-16 广东泰宝医疗科技股份有限公司 一种抗菌藻酸盐水胶体敷料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110512305B (zh) 2022-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105854853B (zh) 一种抗菌金属有机骨架复合纳米纤维的制备方法
CN105200663B (zh) 抗菌纳米纤维膜的制备方法
CN106905438B (zh) 一种壳聚糖季铵盐抗菌纤维素及其制备方法
CN106757520B (zh) 一种温敏抗菌性纳米纤维及其制备方法
CN106049026B (zh) 一种负载姜黄素的胶原‑pcl‑pvp复合微纳纤维膜及其制备方法
CN108721635B (zh) 一种功能化介孔氧化硅、及其制备和在伤口修复中的应用方法
CN104004231A (zh) 一种生物大分子互穿网络水凝胶及其制备方法
CN109998988A (zh) 一种纤维素/n-异丙基丙烯酰胺药物可控释放水凝胶及其制备方法
CN113398312B (zh) 一种负载金属有机框架纳米酶与葡萄糖的抗菌纤维及其制备方法与应用
CN105536032A (zh) 一种含纳米银的丝胶蛋白和聚氧化乙烯共混纳米纤维抗菌敷料的制备方法
Liu et al. Physico-and bio-activities of nanoscale regenerated cellulose nonwoven immobilized with lysozyme
CN110747534A (zh) 一种抗菌多糖纤维材料及其制备方法
CN102493014B (zh) 一种ε-聚赖氨酸聚乙烯醇复合生物抗菌纤维及其制备方法
CN110292652A (zh) 巯基苯硼酸活化金纳米颗粒、其制备方法及应用
CN103360613B (zh) 一种采用微生物转谷氨酰胺酶修饰的明胶/纳米银复合材料及其制备方法和应用
CN106995502A (zh) 双功能基团改性壳聚糖衍生物及其制备方法
CN108914375A (zh) 一种长效抗菌聚乳酸纤维膜的制备方法
Jiang et al. Development of cytocompatible antibacterial electro-spun nanofibrous composites
CN110406215A (zh) 一种全降解抗菌无纺布
CN110512305A (zh) 一种抗菌性温控纳米纤维及其制备方法与应用
JP2008266829A (ja) 機能性繊維構造物およびその製造方法
CN108589040A (zh) 一种高吸水性壳聚糖面膜基布的制备方法
CN103243557A (zh) 氧化海藻酸钠改性的纺织纤维及其制备方法和应用
CN101810879B (zh) 生物活性多糖自组装修饰的聚氨酯材料及其制备方法
CN110528112A (zh) 一种抗菌性温控微纳米纤维及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant