CN115109328A - 一种复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法 - Google Patents

一种复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合微球‑红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，包括：将聚丙烯酰胺‑海藻酸钙复合微球加入到水中制成分散液然后加入到天然胶乳中制得低蛋白的天然胶乳；将低蛋白天然胶乳进行预硫化处理；将低蛋白预硫化天然胶乳加热后加入红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球和槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙，将所得混合物加热搅拌制得复合微球‑红景天/天然胶乳低蛋白抗菌复合胶乳；将所得抗菌复合胶乳倒入模板中干燥成膜后放入真空干燥箱中进行后硫化反应即可。本发明提供的方法所合成的抗菌胶膜不仅能防过敏还具有优良的力学性能和优异的抗菌性以及超优的生物相容性，可广泛运用于胶乳制品中。

Description

一种复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法
技术领域
本发明属于天然胶乳领域，具体涉及一种复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法。
背景技术
天然胶乳是一种天然可再生的生物高分子材料，它被广泛应用于制备生产医用导管、浸渍手套、避孕套、胶乳运动拉力带、胶乳运动弹球、胶乳枕头及胶乳床垫等胶乳制品中。这些胶乳制品在造福人类的同时，也出现了部分使用者在接触到这些胶乳制品时会出现蛋白质过敏问题。最初人们曾认为使用胶乳制品过敏产生的原因是胶乳制品中残留的硫化助剂；然而，经美国食品与药物管理局(FDA)调查研究最后证明，造成过敏的最主要原因是天然胶乳制品中留存的蛋白质(袁小龙，陈鹰.天然橡胶胶乳制品蛋白质过敏症问题与对策研究综述[J].热带作物研究，1998，1，69-73)。胶乳制品大多是以浓缩天然胶乳为原材料，而浓缩天然胶乳中通常含有1％～2％的蛋白质，其制品经浸渍、沥滤、硫化及水洗等加工工序后仍有相当数量的可溶性蛋白质残留于胶乳制品里。因此，部分使用者接触到这些蛋白时就会产生过敏症，严重者甚至会产生过敏性休克危及到生命安全。试验表明：天然胶乳制品中残留的可溶性蛋白质质量分数小于110×10-6时，基本上就不会发生蛋白质过敏(丁爱武，冉进，李如瑯，白先权，贾笑英.低蛋白天然胶乳制备方法研究进展[J].中国热带农业,2013，2，25-27)。因此，要想避免使用者蛋白质过敏就必须降低浓缩天然胶乳的蛋白质含量。此外，优异的胶乳制品通常还需要满足良好的抗菌性能、低的水溶性蛋白含量及优异的综合力学性能这三个最基本的条件。然而，天然胶乳本身是没有抗菌性的，且纯天然胶乳制品耐撕裂性能、耐磨性能及耐腐蚀性能均较差，再加之制品中常含有超量的水溶性蛋白，导致其应用受到了局限。
目前，国内外研究的天然胶乳膜都不能同时满足良好的抗菌性能、较低的水溶性蛋白含量及优异的综合力学性能这三种性能，可见开发综合力学性能优异的低蛋白抗菌胶乳胶膜迫在眉睫同时也是非常有必要的。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤：
(1)将聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球加入到蒸馏水中超声波分散5min后,得到聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球水分散液；
(2)在室温下将步骤(1)中制备的聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球水分散液缓慢地加入天然胶乳中并搅拌使聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球与天然胶乳充分融合，然后过滤除去吸附了天然胶乳中大量蛋白质的聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球制得低蛋白的天然胶乳；
(3)往步骤(2)中制备的低蛋白天然胶乳中加入硫化配合剂进行预硫化处理制备得到低蛋白预硫化天然胶乳；
(4)将聚氨酯/羟基磷灰石复合微球浸泡于红景天浓缩液中，在室温下搅拌制得红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球；
(5)将槲皮素/壳聚糖纳米颗粒加入蒸馏水中进行超声波分散，然后往所得槲皮素/壳聚糖纳米颗粒分散液中加入鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙，将所得混合物在60℃进行电动搅拌制得槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙；
(6)将步骤(3)中制备的低蛋白预硫化天然胶乳加热，然后加入步骤(4)中制备的红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球和步骤(5)中制备的槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙，将所得混合物加热搅拌制得复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌复合胶乳；
(7)将步骤(6)中制备的抗菌复合胶乳倒入模板中进行干燥，待复合胶乳成膜并至膜完全干透，然后将所得干燥的复合胶乳膜放入真空干燥箱中进行后硫化反应，即可制得所述复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜。
优选地，所述聚丙烯酰胺海藻酸钙复合微球、天然胶乳、红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球、硫化配合剂及槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙的含量按重量份数计算如下：
聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球40份
天然胶乳(以干胶计)1000份
红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球30份
硫化配合剂7份
槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙20份。
优选地，所述聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球的平均尺寸为20μm-30μm；所述聚氨酯/羟基磷灰石复合微球平均尺寸为30μm-50μm。
优选地，所述天然胶乳为天然浓缩胶乳。
优选地，所述的硫化配合剂，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
50％硫磺分散体3份
50％促进剂TBzTD分散体2份
40％防老剂MB分散体2份。
优选地，所述的槲皮素/壳聚糖纳米粒平均尺寸为30nm-60nm；所述的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙平均尺寸为30μm-50μm。
优选地，步骤(3)中所述的预硫化处理温度为26℃，预硫化时间为48小时。
优选地，步骤(6)所述的低蛋白预硫化天然胶乳的加热温度为60℃；所述的混合物加热搅拌温度为70℃，加热搅拌时间为60min。
优选地，步骤7)所述的干燥成膜时间为90-120小时；所述的后硫化反应温度为75℃，后硫化反应时间为2小时。
前述方法制备的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜，所述抗菌胶膜由天然胶乳、红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球、硫化配合剂和槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙组成，其中所述天然胶乳中可溶性蛋白质质量为34.2×10-6。
本发明的原理如下：
首先，本发明所提供的方法选用的聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球是一种具有优异吸附功效的新型吸附材料，将其引入天然胶乳中，通过磁力搅拌让聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球与天然胶乳充分的融合，让其充分吸附胶乳中的蛋白质，然后可直接过滤掉已吸附了蛋白质的聚丙烯酰胺聚海藻酸钙复合微球，从而得到低蛋白天然胶乳。再往所得低蛋白天然胶乳中加入硫化配合剂进行预硫化处理制备低蛋白预硫化天然胶乳。
第二，本发明所提供的方法所选用的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球是一种具有较高比表面积和孔隙体积、分散性能好、安全无毒且生物兼容性高的孔洞状材料，在药物负载方面已经有着突出的表现，它还具有良好的生物相容性和优异的机械性能。红景天是一种药用植物，它能在恶劣而多变的自然环境中生长，现代药理学研究证明红景天具有抗菌、抗衰老、抗缺氧及抗疲劳等作用。本发明将聚氨酯/多孔羟基磷灰石复合微球浸泡于红景天浓缩液中，在室温下，通过磁力搅拌让聚氨酯/羟基磷灰石复合微球外层包覆红景天浓缩液。鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙是通过鸡蛋壳提取的一种具有良好生物相容性，安全无毒且比表面积高的球状多孔环保材料，它取之大自然是一种可持续发展的新型天然胶乳补强材料。槲皮素/壳聚糖纳米粒是一种具有优异生物相容性和超高的抗菌功效的新型抗菌材料。本发明通过加热搅拌的方式，将槲皮素/壳聚糖纳米粒超声分散液负载于鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙的表面。然后再将包覆了红景天浓缩液的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球和包覆了槲皮素/壳聚糖纳米粒的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙加入到低蛋白预硫化天然胶乳中进行补强改性。因此，本发明所提供的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜能让包覆在聚氨酯/羟基磷灰石复合微球表面的红景天和包覆在鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙表面的槲皮素/壳聚糖纳米粒在天然胶乳中持续发挥其抗菌的效果，同时包覆了红景天浓缩液的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球和包覆了槲皮素/壳聚糖纳米粒的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙又能对天然胶乳的力学性能起到增强效果。
相对于现有的制备胶膜的方法，本发明的增益效果如下：
(1)本发明利用聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球优异的吸附功能，将天然胶乳中的蛋白除去，所得到的低蛋白天然胶乳会极大地降低人们在使用胶乳制品时过敏的程度。
(2)本发明属于首次将聚氨酯/羟基磷灰石复合微球-红景天和鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙-槲皮素/壳聚糖纳米粒应用于低蛋白硫化胶乳中，不仅充分利用了红景天浓缩液和槲皮素/壳聚糖纳米粒超强的抗菌性能并可以在天然胶乳中持续发挥抗菌的功效，还充分利用了聚氨酯/羟基磷灰石复合微球和鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙的生物相容型性好、力学补强效果好，分散性能好、安全无毒及生物兼容性高的特点，所制备的胶膜不仅能抗过敏还具有优良的力学性能和优异抗菌性以及超优的生物相容性。
(3)本发明所提供的制备胶膜的方法还具有简单易行，条件温和以及易于控制等优点。
具体实施方式
下面进一步结合实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，示例中具体的质量、反应时间和温度、工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
所用试剂如无特别指出均为商品化试剂，使用前均未进行进一步纯化。
实施例1：
复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法的具体步骤如下：
(1)将40g聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球(平均粒径范围20μm-30μm)加入到100g蒸馏水中超声波分散5min后制备得到聚丙烯酰胺海藻酸钙复合微球水分散液；
(2)在室温下将步骤(1)中制备的聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球水分散液缓慢地加入到1200g天然胶乳(重量以干胶计)中，将所得混合物磁力搅拌15min使聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球与天然胶乳充分的融合，这样的目的是让聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球充分吸附天然胶乳中的蛋白质，然后过滤除去吸附了天然胶乳中大量蛋白质的聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球制得低蛋白的天然胶乳；
(3)往1000g步骤(2)中制备的低蛋白天然胶乳(重量以干胶计)加入7g硫化配合剂(由3g50％硫磺分散体，2g50％促进剂TBzTD分散体，2g40％防老剂MB分散体组成)搅拌均匀，将所得混合物在室温下26℃进行预硫化48小时制备得到预硫化低蛋白天然胶乳；
(4)将30g聚氨酯/羟基磷灰石复合微球(粒径范围30μm-50μm)浸泡于80g红景天浓缩液中，在室温下通过磁力搅拌30min制得红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球；
(5)将10g槲皮素/壳聚糖纳米粒加入到100ml蒸馏水中进行超声波分散5min，往所得槲皮素/壳聚糖纳米粒分散液中加入30g鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙，在60℃下，通过电动搅拌制得槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙；
(6)将步骤(3)中制备的1000g预硫化低蛋白天然胶乳加热至60℃，加入40g包覆了红景天浓缩液的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球和20g包覆了槲皮素/壳聚糖纳米粒的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙，将所得混合物加热搅拌至70℃并继续搅拌60min制得复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌复合胶乳；
(7)将步骤(6)中制备的抗菌复合胶乳倒入模板中进行干燥，干燥成膜时间为90-120小时至复合胶乳成膜且膜完全干透，然后将所得胶膜放入真空干燥箱中进行后硫化反应，后硫化反应温度为75℃，后硫化反应时间为2小时，反应结束即可制得所述复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌复合胶乳膜。
所制备的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜由聚丙烯酰胺海藻酸钙复合微球、天然胶乳、红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球、硫化配合剂及槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙组成，各组分的含量按重量份数计算如下：
聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球40份
天然胶乳(以干胶计)1000份
红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球30份
硫化配合剂7份
槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙20份。
对所合成的乳胶膜按照GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行拉伸性能测试，按照GB/T531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计(邵尔硬度)》进行硬度进行测试，所用仪器为：邵尔A型橡胶硬度计LX-A；按照贴膜法测试抗菌率；用CCK-8法检测材料细胞相容性；用ASTM测定胶膜总的可溶性蛋白质，结果表明：本发明所制备的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球-红景天浓缩液&鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙-槲皮素/壳聚糖纳米粒/天然胶乳抗菌复合膜(以同一批纯天然胶乳胶膜为参照物)相比，具有以下显著的效果：
300％定伸应力由2.78Mpa提高到4.78Mpa，
500％定伸应力由3.55Mpa提高到6.56Mpa，
拉伸强度由21.56Mpa提高到28.93Mpa，
撕裂强度由26.56Mpa提高到36.56Mpa
对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞菌的抗菌率分别由0％、0％、0％、0％提高到了95.7％、94.8％、91.5％、92.3％。
细胞存活率由35.6％提高到了94.4％。
可溶性蛋白质质量分数由154.1×10-6降低到34.2×10-6。
因此，依照本发明所提供的制备方法所合成的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜不仅能防过敏还具有优良的力学性能和优异抗菌性和超优的生物相容性，可广泛运用于胶乳制品中。

Claims (10)

1.一种复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤：
(1)将聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球加入到蒸馏水中超声波分散5min后,得到聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球水分散液；
(2)在室温下将步骤(1)中制备的聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球水分散液缓慢地加入天然胶乳中并搅拌使聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球与天然胶乳充分融合，然后过滤除去吸附了天然胶乳中大量蛋白质的聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球制得低蛋白天然胶乳；
(3)往步骤(2)中制备的低蛋白天然胶乳中加入硫化配合剂进行预硫化处理制备得到低蛋白预硫化天然胶乳；
(4)将聚氨酯/羟基磷灰石复合微球浸泡于红景天浓缩液中，在室温下搅拌制得红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球；
(5)将槲皮素/壳聚糖纳米颗粒加入蒸馏水中进行超声波分散，然后往所得槲皮素/壳聚糖纳米颗粒分散液中加入鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙，将所得混合物在60℃进行电动搅拌制得槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙；
(6)将步骤(3)中制备的低蛋白预硫化天然胶乳加热，然后加入步骤(4)中制备的红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球和步骤(5)中制备的槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙，将所得混合物加热搅拌制得复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌复合胶乳；
(7)将步骤(6)中制备的抗菌复合胶乳倒入模板中进行干燥，待复合胶乳成膜并至膜完全干透，然后将所得干燥的复合胶乳膜放入真空干燥箱中进行后硫化反应，即可制得所述复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜。
2.根据权利要求1所述的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺海藻酸钙复合微球、天然胶乳、红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球、硫化配合剂及槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙的含量按重量份数计算如下：
聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球 40份
天然胶乳(以干胶计) 1000份
红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球 30份
硫化配合剂 7份
槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙20份。
3.根据权利要求1所述的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺-海藻酸钙复合微球的平均尺寸为20μm-30μm；所述聚氨酯/羟基磷灰石复合微球平均尺寸为30μm-50μm。
4.根据权利要求1所述的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于，所述天然胶乳为天然浓缩胶乳。
5.根据权利要求1所述的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于，所述的硫化配合剂，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
50％硫磺分散体 3份
50％促进剂TBzTD分散体 2份
40％防老剂MB分散体 2份。
6.根据权利要求1所述的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于，所述槲皮素/壳聚糖纳米粒的平均尺寸为30nm-60nm；所述鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙的平均尺寸为30μm-50μm。
7.根据权利要求1所述的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的预硫化处理温度为26℃，预硫化时间为48小时。
8.根据权利要求1所述的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述的低蛋白预硫化天然胶乳的加热温度为60℃；所述的混合物加热搅拌温度为70℃，加热搅拌时间为60min。
9.根据权利要求1所述的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法，其特征在于，步骤(7)中所述的干燥成膜时间为90-120小时；所述的后硫化反应温度为75℃，后硫化反应时间为2小时。
10.如权利要求1所述的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜的制备方法制备的复合微球-红景天/天然胶乳低蛋白抗菌胶膜，其特征在于，所述抗菌胶膜由天然胶乳、红景天包覆的聚氨酯/羟基磷灰石复合微球、硫化配合剂和槲皮素/壳聚糖纳米粒包覆的鸡蛋壳基多孔球形碳酸钙组成，其中所述天然胶乳中可溶性蛋白质质量为34.2×10-6。
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