CN112481711B - 一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法 - Google Patents

一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，包括步骤如下：以交联改性后的抗菌明胶为纺丝液进行静电纺丝，纺丝温度为35℃‑45℃，纺丝电压为12kV‑18kV，纺丝板接收距离为8cm‑16cm。本发明静电纺丝制备的抗菌明胶膜具有较高的比表面积、良好的透气透水性、更好的溶胀性能，允许水更有效地渗透，增强细胞粘附和细胞迁移，以及更好地交换营养物质，并排除代谢废物，这些独特的性能使电纺丝纤维成为食品包装、生物医药材料、组织工程支架和生物传感器的理想材料。

Description

一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法
技术领域
本发明涉及一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，属于抗菌材料技术领域。
背景技术
明胶是由动物的皮骨等结缔组织中的胶原蛋白水解而成的多肽化合物，因免疫活性低、可生物降解,能促进细胞增殖和分裂等特性而受到重视。明胶是天然可再生资源，来源广泛、价格低廉，具有良好的成膜性、生物相容性和生物降解性，其降解产物易被吸收而不产生炎症反应，是优良的生物医用材料。纯明胶在干燥后质地脆、成型能力弱、延展性低、潮湿环境中易受细菌侵蚀而变质，因此使用时需采用不同的改性方法，以提高明胶材料的力学、抗菌等性能。常用的改性方法有化学改性、物理共混和复合改性。化学改性主要利用明胶侧链的羟基、羧基、氨基等的反应活性，通过接枝或交联反应使改性化合物与明胶结合，达到改善性能的目的。物理共混则通过添加其它具有特殊性能的材料达到取长补短的效果。
明胶通常采用冻干、涂布、浸渍等方法制备成海绵、膜、胶囊、胶片等产品。而作为医用材料，则更加注重产品的仿生性能。例如：中国专利文件CN106075535A公开了一种医用敷料及其制备方法。无纺布的正面方向喷涂防水透湿层，该防水透湿层由聚氨酯纳米纤维膜组成，在聚氨酯纳米纤维膜的表面涂覆有明胶纳米粒子，该明胶纳米粒子内部负载有抗菌剂；同时，在无纺布的反面方向喷涂有防水层。然而，这种方式通过先制备纤维膜再进行明胶的抗菌改性，不利于从微观结构上进行调控，无法保证其力学性能和抗菌性能。
静电纺丝技术是一种很好的制备纤维膜的方法，其在纤维材料领域得到了广泛的应用。通过静电纺丝技术制备的明胶纤维膜，具有纳米纤维结构，有明显的小尺寸效应和大的比表面积，膜材料表面可形成类似细胞外基质的结构,具有良好的生物相容性和细胞增殖作用，是优良的生物医用材料之一。由于明胶本身性质的原因，配制明胶的静电纺丝液时大多使用有机溶剂，如以2,2,2-三氟乙醇(TFE)为溶剂,制备明胶溶液进行静电纺丝(HuangZ M,Zhang Y Z,S.Ramak rishna,et.al.Polymer 2004,45:5361～5368)。也有以甲酸水溶液为溶剂，室温下溶解明胶进行静电纺丝(Chang Seok Kia,Doo Hyun Baeka,Kyung DonGang,et.al.Polymer 2005,46:5094～5102)。而对于抗菌明胶材料，由于其特殊的物理化学性质以及医学用途，应当避免使用有机溶剂，使得其对于静电纺丝工艺有着特殊的要求。为此，提出本发明。
发明内容
针对现有技术的不足，尤其是现有技术中明胶纺丝技术大都使用有机溶剂进行，以及明胶在水溶液条件下纺丝十分困难的不足，本发明提供一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法。本发明通过对静电纺丝的纺丝温度、纺丝电压及接收距离的优化，在不使用有机溶剂的条件下，成功进行静电纺丝，得到力学性能、抗菌性能和生物相容性良好的抗菌明胶膜。
本发明的技术方案如下：
一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，包括步骤如下：
以交联改性后的抗菌明胶溶液为纺丝液进行静电纺丝，纺丝液溶剂为纯水，纺丝温度为35℃-45℃，纺丝电压为12kV-18kV，纺丝板接收距离为8cm-16cm。
根据本发明，优选的，静电纺丝条件为：纺丝液溶剂为纯水，纺丝温度为35℃-40℃，纺丝电压为14kV-15kV，纺丝板接收距离为12cm-14cm。
根据本发明，优选的，交联改性后的抗菌明胶溶液的质量浓度为15-25wt％，进一步优选18-22wt％，最优选20wt％。
根据本发明，优选的，抗菌明胶采用转谷胺酰胺酶进行交联改性。
根据本发明，优选的，所述的交联改性的抗菌明胶，按如下方法制备得到：
使用转谷胺酰胺酶作为交联剂，与抗菌明胶进行交联反应，交联反应中溶液pH为4-9、交联剂浓度(w/w,转谷胺酰胺酶/明胶)为0.005-0.02％、交联反应温度为45-55℃，交联反应时间为1-3h。
根据本发明，优选的，所述的抗菌明胶为季铵盐型阳离子明胶；
优选的，所述的季铵盐型阳离子明胶，按如下方法制备得到：
将环氧季铵盐与明胶反应，通过环氧基的开环反应接入到明胶结构中。控制反应体系pH为7-12，反应温度为45-55℃，反应时间2-6h；
优选的，环氧季铵盐与明胶的质量比为(0.1-1.2)：1，进一步优选0.78：1；
优选的，所述的明胶为分子量范围为50-200KD的A型明胶，明胶的质量浓度为15％-25％。
根据本发明，优选的，所述的环氧季铵盐按如下方法制备得到：
以环氧氯代烷烃为季铵化试剂，与长链烷烃基二甲基叔胺在有机溶剂中反应，反应温度35-45℃，反应时间4-6h。
优选的，所述的烷烃基二甲基叔胺为碳链长度为12-18的烷烃基二甲基叔胺，进一步优选碳链长度为14-18，更优选16、18。
优选的，环氧氯代烷烃为环氧氯丙烷。
结构式如下：
Figure BDA0002790657560000031
根据本发明，优选的，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇。
根据本发明，优选的，所述的反应温度为35-45℃，最优选40℃。
根据本发明，优选的，反应时间为4-6h，最优选6h。
根据本发明，优选的，纺丝液中加入甘油，用作增塑剂，以提高抗菌明胶膜的机械性能；
优选的，甘油与交联改性后的抗菌明胶的质量比为(0.1-0.25)：1，最优选0.2:1。
根据本发明，一种优选的实施方案，包括步骤如下：
(1)取明胶固体颗粒溶于pH为10的磷酸盐缓冲溶液中，配制质量分数为20wt％明胶溶液，常温溶胀一个小时后，在水浴锅内50℃水浴加热并伴随磁力搅拌，溶解1h；
(2)在20wt％的明胶溶液中加入环氧季铵盐，水浴加热至50℃，磁力搅拌，反应时间为5h，得到含有季铵阳离子的抗菌明胶，环氧季铵盐与明胶的质量比为0.78：1，所述的明胶为分子量范围50-200KD的A型明胶，反应完成后用冷冻干燥机-59℃下冷冻干燥12小时，冻干后用甲醇溶液连续冲洗，直至用硝酸银溶液检测无氯离子为止，最后用蒸馏水洗2-3遍，得到阳离子抗菌明胶；
(3)取冷冻干燥完成的阳离子明胶用去离子水配成质量分数20％的阳离子明胶溶液，将转谷胺酰胺酶交联剂加入到阳离子明胶溶液中，水浴加热至50℃，磁力搅拌下反应2h，交联剂与抗菌明胶的质量比为(0.00005-0.0002)：1，完成后将所有样品在-59℃下冻干24h，并在2-8℃下保存备用；
(4)用去离子水将步骤(3)中的交联阳离子明胶制成20％(w/w)的明胶溶液，加入交联阳离子明胶质量20％的甘油，50℃超声震荡20min，使其混合均匀，得纺丝液；将配置好的纺丝液放置于5mL静电纺丝注射器中，注射器连接19#平口喷丝头，将平口喷丝头与高压静电接头相连；纺丝的正电压为15kV，调整接收装置与喷丝头的距离为12cm，接收装置接地；纺丝室的温度保持为35℃，电纺时间为1h，得到抗菌明胶膜。
本发明采用静电纺丝技术可制得超细明胶纤维膜，纤维膜表面形成的二次结构与细胞外基质的结构类似，应用在医用辅料中有利于细胞的增殖，加快创伤的愈合。
本发明的有益效果如下：
1、明胶在纯水中很难配制成可静电纺丝的溶液，本发明通过大量研究交联改性后的抗菌明胶纺丝液的性能，探索纺丝条件，成功进行了明胶水溶液的静电纺丝，得到抗菌明胶纤维膜，为抗菌明胶制品的制备提供了一种简单、安全、高效的途径。
2、本发明静电纺丝制备的抗菌明胶膜具有较高的比表面积、良好的透气透水性、更好的溶胀性能，允许水更有效地渗透，增强细胞粘附和细胞迁移，以及更好地交换营养物质，并排除代谢废物，这些独特的性能使电纺丝纤维成为食品包装、生物医药材料、组织工程支架和生物传感器的理想材料。
3、本发明制备的抗菌明胶膜具有良好的力学性能，抗菌性能，生物相容性能，吸水性和水蒸气透过性能。
附图说明
图1为实施例1得到的抗菌明胶膜的扫描电镜图。
图2为实施例2得到的抗菌明胶膜的扫描电镜图。
图3为实施例3得到的抗菌明胶膜的扫描电镜图。
图4为实施例4得到的抗菌明胶膜的扫描电镜图。
图5为试验例3中HeLa细胞增殖12小时的细胞显微图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例中所述的明胶为分子量范围50-200kD的A型明胶。实施例中“％”如无特殊说明，均为质量百分比。
实施例中所用的环氧季铵盐按如下方法制备得到：
(1)称取8.37g的环氧氯丙烷、量取5mL甲醇加入恒压漏斗，称取22.78g的N,N-二甲基十八烷基胺、量取5mL甲醇加入三口烧瓶，放入搅拌磁子，安好温度计用氮气置换6-7次，保证整个反应装置都处于N2环境当中。
(2)将整套反应装置放入水浴中，开启磁力搅拌，缓缓加热到38℃，打开恒压漏斗使环氧氯丙烷和甲醇滴加到三口瓶中滴加完毕保持反应6h。
(3)将反应产物倒入150ml单口烧瓶中，旋蒸2h除去溶剂甲醇，然后以石油醚洗涤数次以除去未反应的原料，期间可离心分离洗涤液。
(4)将洗涤后的样品放置于真空干燥箱中，40℃干燥24h，得到25g环氧丙基二甲基十八烷基氯化铵。
实施例中所述的季铵盐阳离子明胶按如下方法制备得到：
将环氧季铵盐与明胶反应，控制反应体系pH为8-12，反应温度为40-60℃，反应时间2-10h。
实施例中，使用转谷胺酰胺酶作为交联剂，与抗菌明胶进行交联反应，交联反应中溶液pH为4-9、交联剂浓度为0.005-0.02％、交联反应温度为45-55℃，交联反应时间为1-3h。
实施例1
一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，包括步骤如下：
(1)取明胶固体颗粒溶于pH为10的磷酸盐缓冲溶液中，配制25g质量分数为20wt％明胶溶液，常温溶胀一个小时后，在水浴锅内50℃水浴加热并伴随磁力搅拌，溶解1h；
(2)在25g质量分数为20wt％的明胶溶液中加入3.88g环氧季铵盐，水浴加热至50℃，磁力搅拌，反应时间为5h，得到含有季铵阳离子的抗菌明胶，环氧季铵盐与明胶的质量比为0.78：1，所述的明胶为分子量范围50-200KD的A型明胶，反应完成后用冷冻干燥机-59℃下冷冻干燥12小时，冻干后用甲醇溶液连续冲洗，直至用硝酸银溶液检测无氯离子为止，最后用蒸馏水洗2-3遍，得到阳离子抗菌明胶；
(3)取冷冻干燥完成的阳离子明胶用去离子水配成25g质量分数为20％的阳离子明胶溶液，加入浓度为5mg/mL的转谷胺酰胺酶(TG)溶液50μL水浴加热至50℃，磁力搅拌下反应2h，交联剂与抗菌明胶的质量比为0.00005：1，完成后将所有样品在-59℃下冻干24h，并在2-8℃下保存备用；
(4)用去离子水将步骤(3)中的交联阳离子明胶制成20％(w/w)的明胶溶液，加入交联阳离子明胶质量22％的甘油，50℃超声震荡20min，使其混合均匀。将配置好的纺丝液放置于5mL静电纺丝注射器中，注射器连接19#平口喷丝头，将平口喷丝头与高压静电接头相连。纺丝的正电压为13kV，调整接收装置与喷丝头的距离为12cm，接收装置接地。纺丝室的温度保持为35℃。电纺时间为1h。得到的明胶静电纺丝膜样品。
本实施例得到的抗菌明胶膜的扫描电镜图如图1所示。由图1可知静电纺丝膜样品的形貌良好，无串珠结构，纤维丝表面均匀光滑，这证明纺丝液各组成成分间具有良好的混溶性，分子链之间无过多的缠绕现象，可纺性较好。
实施例2
一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，包括步骤如下：
(1)取明胶固体颗粒溶于pH为10的磷酸盐缓冲溶液中，配制25g质量分数为20wt％明胶溶液，常温溶胀一个小时后，在水浴锅内50℃水浴加热并伴随磁力搅拌，溶解1h；
(2)在25g质量分数为20wt％的明胶溶液中加入3.88g环氧季铵盐，水浴加热至50℃，磁力搅拌，反应时间为5h，得到含有季铵阳离子的抗菌明胶，环氧季铵盐与明胶的质量比为0.78：1，所述的明胶为分子量范围50-200KD的A型明胶，反应完成后用冷冻干燥机-59℃下冷冻干燥12小时，冻干后用甲醇溶液连续冲洗，直至用硝酸银检测无氯离子为止，最后用蒸馏水洗2-3遍，得到阳离子抗菌明胶；
(3)取冷冻干燥完成的阳离子明胶用去离子水配成25g质量分数为20％的阳离子明胶溶液，加入浓度为5mg/mL的转谷胺酰胺酶(TG)溶液100μL水浴加热至50℃，磁力搅拌下反应2h，交联剂与抗菌明胶的质量比为0.0001：1，完成后将所有样品在-59℃下冻干24h，并在2-8℃下保存备用；
(4)用去离子水将步骤(3)中的交联阳离子明胶制成18％(w/w)的明胶溶液，50℃超声震荡20min，使其混合均匀。将配置好的纺丝液放置于5mL静电纺丝注射器中，注射器连接19#平口喷丝头，将平口喷丝头与高压静电接头相连。纺丝的正电压为14kV，调整接收装置与喷丝头的距离为14cm，接收装置接地。纺丝室的温度保持为39℃。电纺时间为1h。得到的明胶静电纺丝膜样品。
实施例3
一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，包括步骤如下：
(1)取明胶固体颗粒溶于pH为10的磷酸盐缓冲溶液中，配制25g质量分数为20wt％明胶溶液，常温溶胀一个小时后，在水浴锅内50℃水浴加热并伴随磁力搅拌，溶解1h；
(2)在25g质量分数为20wt％的明胶溶液中加入3.88g环氧季铵盐，水浴加热至50℃，磁力搅拌，反应时间为5h，得到含有季铵阳离子的抗菌明胶，环氧季铵盐与明胶的质量比为0.78：1，所述的明胶为分子量范围50-200KD的A型明胶，反应完成后用冷冻干燥机-59℃下冷冻干燥12小时，冻干后用甲醇溶液连续冲洗，直至用硝酸银检测无氯离子为止，最后用蒸馏水洗2-3遍，得到阳离子抗菌明胶；
(3)取冷冻干燥完成的阳离子明胶用去离子水配成25g质量分数为20％的阳离子明胶溶液，加入浓度为5mg/mL的转谷胺酰胺酶(TG)溶液150μL水浴加热至50℃，磁力搅拌下反应2h，交联剂与抗菌明胶的质量比为0.00015：1，完成后将所有样品在-59℃下冻干24h，并在2-8℃下保存备用；
(4)用去离子水将步骤(3)中的交联阳离子明胶制成22％(w/w)的明胶溶液，加入交联阳离子明胶质量18％的甘油，50℃超声震荡20min，使其混合均匀。将配置好的纺丝液放置于5mL静电纺丝注射器中，注射器连接19#平口喷丝头，将平口喷丝头与高压静电接头相连。纺丝的正电压为16kV，调整接收装置与喷丝头的距离为13cm，接收装置接地。纺丝室的温度保持为37℃。电纺时间为1h。得到的明胶静电纺丝膜样品。
实施例4
一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，包括步骤如下：
(1)取明胶固体颗粒溶于pH为10的磷酸盐缓冲溶液中，配制25g质量分数为20wt％明胶溶液，常温溶胀一个小时后，在水浴锅内50℃水浴加热并伴随磁力搅拌，溶解1h；
(2)在25g质量分数为20wt％的明胶溶液中加入3.88g环氧季铵盐，水浴加热至50℃，磁力搅拌，反应时间为5h，得到含有季铵阳离子的抗菌明胶，环氧季铵盐与明胶的质量比为0.78：1，所述的明胶为分子量范围50-200KD的A型明胶，反应完成后用冷冻干燥机-59℃下冷冻干燥12h，冻干后用甲醇溶液连续冲洗，直至用硝酸银检测无氯离子为止，最后用蒸馏水洗2-3遍，得到阳离子抗菌明胶；
(3)取冷冻干燥完成的阳离子明胶用去离子水配成25g质量分数为20％的阳离子明胶溶液，加入浓度为5mg/mL的转谷胺酰胺酶(TG)溶液200μL水浴加热至50℃，磁力搅拌下反应2h，交联剂与抗菌明胶的质量比为0.0002：1，完成后将所有样品在-59℃下冻干24h，并在2-8℃下保存备用；
(4)用去离子水将步骤(3)中的交联阳离子明胶制成20％(w/w)的明胶溶液，加入交联阳离子明胶质量20％的甘油，50℃超声震荡20min，使其混合均匀。将配置好的纺丝液放置于5mL静电纺丝注射器中，注射器连接19#平口喷丝头，将平口喷丝头与高压静电接头相连。纺丝的正电压为15kV，调整接收装置与喷丝头的距离为12cm，接收装置接地。纺丝室的温度保持为35℃。电纺时间为1h。得到的明胶静电纺丝膜样品。
实施例5
如实施例4所述，不同的是：
控制接收距离为8cm。
收集距离为8cm时纤维丝之间出现粘连现象。当收集距离较近时，喷射流在电场中飞行的时间变短，溶剂蒸发不完全，导致纤维变粗，纤维丝之间出现粘连现象，但是仍然能够纺丝成膜。
实施例6
如实施例4所述，不同的是：
控制接收距离为16cm。
纳米纤维膜的平均直径随着收集距离的增大而减小，距离增大，喷射流得到充分分化，溶剂挥发较为完全，纤维丝之间无粘连，平均直径变小。
实施例7
如实施例4所述，不同的是：
控制纺丝电压为12kV。
在低电压下，喷射流表面的电荷密度较低，所受静电作用力小，不容易分化，故纤维丝的直径较大，但是仍然能够纺丝成膜。
实施例8
如实施例4所述，不同的是：
控制纺丝电压为18kV。
静电场的电压增大，液滴表面的电荷密度增加，喷射流受到的静电力增加，拉伸力增大，导致纤维丝细化。同时电压过高时喷射流受到的电场力过大，导致喷射流不稳定，纺丝过程较难控制，但是仍然能够纺丝成膜。
实施例9
如实施例4所述，不同的是：
控制纺丝温度为45℃。
温度会影响纺丝液的粘度，电导率以及表面张力等，这些因素共同影响着纤维丝的直径。在较高温度下，纺丝液的黏度降低，电导率增大，喷射流在电场中所受的电场力增大，溶剂的挥发速度较快，导致纤维丝直径变小。
对比例1
如实施例4所述，不同的是：
控制接收距离为6cm。
收集距离为6cm时，收集距离太近，导致无法纺丝成膜。
对比例2
如实施例4所述，不同的是：
收集距离为18cm时，收集距离太远，导致无法纺丝成膜。
对比例3
如实施例4所述，不同的是：
控制纺丝电压为10kV。
由于电压太低导致无法纺丝成膜。
对比例4
如实施例4所述，不同的是：
控制纺丝电压为20kV。
由于电压太高导致无法纺丝成膜。
对比例5
如实施例4所述，不同的是：
控制纺丝温度为50℃。
温度会影响纺丝液的粘度，电导率以及表面张力等，这些因素共同影响着纤维丝的直径。由于温度太高，纺丝液的黏度太低，导致无法纺丝成膜。
对比例6
如实施例4所述，不同的是：
控制纺丝温度为30℃。
温度过低会导致明胶溶液凝固成凝胶，失去流动性，无法进行静电纺丝。
试验例1、力学性能测试
力学性能测试按国标GB13022-91方法进行。
测试实施例1-4和对比例1-5制备得到的交联改性后的抗菌明胶膜力学性能测试在WDW-02型微机控制电子万能试验机上完成。测试结果如表1所示。
表1力学性能测试
Figure BDA0002790657560000091
Figure BDA0002790657560000101
试验例2、抗菌性能测试
平板计数法测试阳离子明胶纤维膜的抗菌性能，测试结果如表2所示。
表2抑菌率
编号 对大肠杆菌的抑菌率％ 对葡萄球菌的抑菌率％
实施例1 97.57 100
实施例2 97.76 100
实施例3 97.16 100
实施例4 97.16 100
实施例5 96.76 99.16
实施例6 97.16 99.58
实施例7 96.76 100
实施例8 96.35 98.32
实施例9 97.57 100
由表2可知，本发明的交联改性抗菌明胶具有优良的抗菌性能。
试验例3、生物相容性能测试
细胞毒性试验研究膜的生物相容性。
选用HeLa细胞为实验对象，通过细胞增殖实验评价产品的细胞毒性。结果如表3所示。
测试实施例4得到的交联改性抗菌明胶的细胞毒性，HeLa细胞增殖12小时的细胞显微图，如图5所示。
表3细胞毒性实验相对增殖率
指标 增殖12h 增殖24h 增殖48h
实施例4 92.67 90.21 91.1
实施例5 91.32 90.55 89.23
实施例7 92.59 92.45 91.78
实施例9 90.23 89.92 88.34
由表3可知，本发明的细胞增值率值均在85％以上，说明各种明胶膜基质均具有良好的生物相容性，符合ISO10993-5:2009(E)标准。
试验例4、吸水性和水蒸气透过性能测试
称重法测试吸水率，按YY/T 0471.2-2004标准测试水蒸气透过率，结果如表4所示。
表4水蒸气透过率和吸水率率
编号 水蒸气透过率 吸水率
实施例1 2.58 245.6
实施例2 2.21 213.5
实施例3 2.15 187.9
实施例4 1.96 154.1
实施例5 2.02 203.4
实施例6 2.13 212.4
实施例7 2.30 181.7
实施例8 2.29 172.5
实施例9 2.09 197.5
由表4可知，静电纺丝膜良好的吸水性和较低的水蒸气透过率，有利于细胞的粘附和增殖，交换营养物质并排除代谢废物，在生物医学领域有着较为广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，包括步骤如下：
以交联改性后的抗菌明胶溶液为纺丝液进行静电纺丝，纺丝液溶剂为纯水，纺丝温度为35℃- 45℃，纺丝电压为12 kV-18kV，纺丝板接收距离为8cm -16 cm；
所述的交联改性后的抗菌明胶，按如下方法制备得到：
使用转谷胺酰胺酶作为交联剂，与抗菌明胶进行交联反应，交联反应中溶液pH为4-9、交联剂浓度（w/w, 转谷胺酰胺酶/明胶）为0.005-0.02％、交联反应温度为45-55 ℃，交联反应时间为1-3 h；
所述的抗菌明胶为季铵盐阳离子明胶，按如下方法制备得到：
将环氧季铵盐与明胶反应，通过环氧基的开环反应接入到明胶结构中；控制反应体系pH为7-12，反应温度为45-55 ℃，反应时间2-6 h；环氧季铵盐与明胶的质量比为（0.1-1.2）：1；所述的明胶为分子量范围为50-200KD的A型明胶，明胶的质量浓度为15％-25％。
2.根据权利要求1所述的静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，其特征在于，静电纺丝条件为：纺丝温度为35℃- 40℃，纺丝电压为14 kV-15 kV，纺丝板接收距离为12cm -14 cm。
3.根据权利要求1所述的静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，其特征在于，交联改性后的抗菌明胶溶液的质量浓度为15-25wt%。
4.根据权利要求1所述的静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，其特征在于，所述的环氧季铵盐按如下方法制备得到：
以环氧氯代烷烃为季铵化试剂，与长链烷烃基二甲基叔胺在有机溶剂中反应，反应温度35-45℃，反应时间4-6h。
5.根据权利要求4所述的静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，其特征在于，所述的烷烃基二甲基叔胺为碳链长度为12-18的烷烃基二甲基叔胺，环氧氯代烷烃为环氧氯丙烷。
6. 根据权利要求4所述的静电纺丝制备抗菌明胶膜的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇；反应温度为35-45℃，反应时间为4-6 h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN115154659B (zh) * 2022-01-30 2023-06-02 爱美客技术发展股份有限公司 一种植入物及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102124058A (zh) * 2008-06-18 2011-07-13 生命连结有限公司 改进的交联组合物
CN104562438A (zh) * 2013-10-17 2015-04-29 中国科学院理化技术研究所 明胶基微纳米纤维膜材料及其制备方法和用途
CN108118444A (zh) * 2017-12-13 2018-06-05 天津宝兴威科技股份有限公司 一种纳米银抗菌纤维膜的制备方法
CN109943976A (zh) * 2019-04-25 2019-06-28 中国科学院长春应用化学研究所 一种多功能静电纺丝纤维敷料及其制备方法
CN111592668A (zh) * 2020-06-23 2020-08-28 齐鲁工业大学 一种抗菌明胶的交联改性方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102124058A (zh) * 2008-06-18 2011-07-13 生命连结有限公司 改进的交联组合物
CN104562438A (zh) * 2013-10-17 2015-04-29 中国科学院理化技术研究所 明胶基微纳米纤维膜材料及其制备方法和用途
CN108118444A (zh) * 2017-12-13 2018-06-05 天津宝兴威科技股份有限公司 一种纳米银抗菌纤维膜的制备方法
CN109943976A (zh) * 2019-04-25 2019-06-28 中国科学院长春应用化学研究所 一种多功能静电纺丝纤维敷料及其制备方法
CN111592668A (zh) * 2020-06-23 2020-08-28 齐鲁工业大学 一种抗菌明胶的交联改性方法

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