CN115322444A - 一种抑菌聚电解质复合物及其制备方法 - Google Patents
一种抑菌聚电解质复合物及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115322444A CN115322444A CN202210817777.1A CN202210817777A CN115322444A CN 115322444 A CN115322444 A CN 115322444A CN 202210817777 A CN202210817777 A CN 202210817777A CN 115322444 A CN115322444 A CN 115322444A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- chitosan
- polyelectrolyte
- bacteriostatic
- preparing
- 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.)
- Pending
Links
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 title claims abstract description 76
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 56
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 49
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 46
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims abstract description 46
- 230000003385 bacteriostatic effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 71
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 20
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 12
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 abstract description 4
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 abstract description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 13
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 12
- 238000011160 research Methods 0.000 description 10
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 4
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 4
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 4
- FEMOMIGRRWSMCU-UHFFFAOYSA-N ninhydrin Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C(O)(O)C(=O)C2=C1 FEMOMIGRRWSMCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 3
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 3
- 238000002464 physical blending Methods 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 210000003934 vacuole Anatomy 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 230000005588 protonation Effects 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000007974 sodium acetate buffer Substances 0.000 description 2
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 2
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004895 Lipoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090001030 Lipoproteins Proteins 0.000 description 1
- 239000006142 Luria-Bertani Agar Substances 0.000 description 1
- 239000006391 Luria-Bertani Medium Substances 0.000 description 1
- MSFSPUZXLOGKHJ-UHFFFAOYSA-N Muraminsaeure Natural products OC(=O)C(C)OC1C(N)C(O)OC(CO)C1O MSFSPUZXLOGKHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010013639 Peptidoglycan Proteins 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002385 Sodium hyaluronate Polymers 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 125000000218 acetic acid group Chemical group C(C)(=O)* 0.000 description 1
- 230000009435 amidation Effects 0.000 description 1
- 238000007112 amidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229920001448 anionic polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003501 co-culture Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000006196 deacetylation Effects 0.000 description 1
- 238000003381 deacetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002158 endotoxin Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- -1 formaldehyde, isocyanate Chemical class 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 229920006008 lipopolysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 229940010747 sodium hyaluronate Drugs 0.000 description 1
- YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N sodium;(2s,3s,4s,5r,6r)-6-[(2s,3r,4r,5s,6r)-3-acetamido-2-[(2s,3s,4r,5r,6r)-6-[(2r,3r,4r,5s,6r)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2- Chemical compound [Na+].CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- 238000004879 turbidimetry Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/08—Cellulose derivatives
- C08L1/26—Cellulose ethers
- C08L1/28—Alkyl ethers
- C08L1/286—Alkyl ethers substituted with acid radicals, e.g. carboxymethyl cellulose [CMC]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
- A61L26/0052—Mixtures of macromolecular compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
- A61L26/0066—Medicaments; Biocides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L5/00—Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
- C08L5/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/20—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials
- A61L2300/23—Carbohydrates
- A61L2300/232—Monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, lipopolysaccharides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/404—Biocides, antimicrobial agents, antiseptic agents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
本申请公开了一种抑菌聚电解质复合物及其制备方法，所述复合物的制备原料包括羧甲基纤维素钠、壳聚糖。制备方法如下：分别将壳聚糖和羧甲基纤维素钠粉末溶解，后将羧甲基纤维钠缓慢倒入壳聚糖溶液中，期间控制流速和搅拌转速，使得形成质地均匀包埋有羧甲基纤维素钠和壳聚糖且具有网络结构的聚电解质复合物。其对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都有一定的抑菌性能。本申请的抑菌聚电解质复合物制备方法简单、耗时少，为制备具有抑菌性的复合物提供一种新方法。同时原材料的制备都来源于可再生资源，且具有生物可降解性，减少了环境的污染。
Description
技术领域
本发明属于天然聚合物技术领域，具体涉及抑菌聚电解质复合物及其制备方法。
背景技术
单一的纯天然聚合物存在机械强度差、尺寸稳定性差、功能性差等缺点，在实际的生产应用中，大多数聚合物需要交联才能保持复杂的结构特征。聚电解质复合物技术因其高封装效率、相对较低的加工成本和室温合成而在超分子研究中脱颖而出。目前对聚合电解质的研究已经扩展到许多领域，包括利用氢键、酰胺化和链的交错作用合成了蒙脱土协同羧甲基纤维素钠和壳聚糖水凝胶用于污水处理研究领域、借助高转速搅拌器将透明质酸钠和壳聚糖充分反应后得到的聚合物冷冻干燥后用于组织再生生物材料研究领域、以及形成包埋药物的聚电解质复合物用药物递送的研究。
天然聚合物中纤维素和甲壳素衍生物对应的衍生物分别是羧甲基纤维素和壳聚糖。不溶性纤维素可以被化学修饰成水溶性纤维素酯或醚类衍生物。溶液中的电离聚电解质可以与带相反电荷的聚电解质形成络合物。由于这种相互作用，两种溶液形式存在的阴离子聚合电解质羧甲基纤维素钠溶液与阳离子聚合电解质壳聚糖溶液反应形成具有网络结构的聚电解质复合物。然而在多数研究中需要加入额外的交联剂以及后续高成本的工艺手段使其具有特殊用途。Cerchiara等在药物递送领域研究中，采用喷雾干燥法制备了包埋万古霉素的壳聚糖和羧甲基纤维素聚电解质复合物的微颗粒，以1：3比例制备的微球收率、包封率和载药量最佳，在pH=7.4时，药物的释放时间延长（Carbohyd Polym, 2016, 143,124-130）。吴淑茗等在复合膜的研究领域中，在羧甲基纤维素钠-壳聚糖聚电解质复合膜的合成工艺中加入聚乙烯醇用于提高整体复合膜在水中的溶解性，其中胺羧甲基纤维素和壳聚糖的比为1：1，聚乙烯醇质量份数为1%时，复合膜模拟人体血清中的吸液倍率达到最大，保水能力优异（云南化工, 2021, 48(4):40-42）。相较于前两者，本发明提出了单纯的羧甲基纤维素钠和壳聚糖两种溶液通过物理共混交联的制备方法合成具有网络结构的聚电解质复合物，不使用任何交联剂，通过优化合成聚电解质复合物的工艺条件，合成了一种具有抑菌性能且质地均匀网络结构的聚电解质复合物。
发明内容
解决的技术问题：本申请主要是解决现有技术中存在的机械强度差、尺寸稳定性差、功能性差等技术问题，提供一种抑菌聚电解质复合物及其制备方法，为医用敷料和污水处理提供了一种简单快捷制备的材料。
技术方案：
一种抑菌聚电解质复合物的制备方法，具体包括如下步骤：
第一步，羧甲基纤维素钠溶液的制备：按质量份数配比取羧甲基纤维素钠1-3份溶解于100份去离子水中，置于50-80℃水浴进行搅拌，直至完全溶解，离心去除气泡，得到羧甲基纤维素钠溶液，溶液储存于4℃冰箱中保存待用；
第二步，壳聚糖溶液制备：按质量份数配比取壳聚糖1-3份溶解于100份含有0.5-2wt%冰醋酸的酸性溶液中，置于30-70℃水浴进行搅拌，离心去除气泡，得壳聚糖溶液待用；
第三步，聚电解质复合物的制备：按质量浓度比羧甲基纤维素钠溶液：壳聚糖溶液=3:1~1:3取羧甲基纤维素钠溶液和壳聚糖溶液，将羧甲基纤维素钠溶液以5滴/s加入壳聚糖溶液中，边加入边搅拌，且用pH计监测反应体系的pH，通过滴加NaOH溶液使反应体系的pH维持在2-6之间，滴加完全后，将混合溶液置于水浴温度4-80℃、800 rpm持续搅拌2 min后，静置过夜以去除制备体系中的气泡，制得抑菌聚电解质复合物。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中羧甲基纤维素钠与去离子水质量份数配比为1:100。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第二步中壳聚糖与冰醋酸质量份数配比为2:1。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第三步中羧甲基纤维素钠溶液与壳聚糖溶液的质量浓度比为1:2。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第三步中反应体系的pH为4，反应体系水浴温度为25℃。
作为本发明的一种优选技术方案：所述冰醋酸的酸性溶液按质量百分比由冰醋酸：水=0.5-2：99.5-98配制而成。
本申请还公开了上述制备方法制得的抑菌聚电解质复合物。
有益效果：本申请所述抑菌聚电解质复合物及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、该聚电解质复合物利用聚电解质复合物自组装的原理和壳聚糖的抑菌性能，利用聚电解质之间的相互静电作用以及大分子之间的范德华力、氢键、疏水相互作用从而改变两者的流变性的特征，合成了一种具有抑菌性能且质地均匀网络结构的聚电解质复合物。
2、相较于之前对于天然聚合物的研究和应用中，需要使用毒性的交联剂（如碳二酰亚胺、戊二醛、甲醛、异氰酸酯）和复杂的工艺手段，本研究通过控制制备体系的组合参数，成功地实现了在不使用额外交联剂的情况下，通过简单的物理共混合成具有抑菌和交联液泡结构的聚电解质复合物的策略。
3、通过磁搅拌器进行简单的物理共混，无需交联，在室温条件下制备出吸水性高、液泡结构交联的抗菌聚电解质复合物（抑菌率达31.3%），为多糖高分子在环境废水处理中的应用提供了可能。
附图说明
图1为本申请的实施例提供的聚电解质复合物的在不同壳聚糖和羧甲基纤维素钠溶液质量浓度比（羧甲基纤维素钠:壳聚糖，wt%:wt%）和聚电解复合物产率关系；
图2为本申请的实施例提供的不同反应体系的pH值呈现的形态照片（a：pH=2；b：pH=3；c：pH=4；d：pH=5）；
图3为本申请的实施例提供的反应体系的pH值和聚电解复合物产率关系；
图4为本申请的实施例提供的聚电解质复合物的形态照片（反应体系pH=4，25 ℃；羧甲基纤维素钠和壳聚糖的质量浓度比为1:2；搅拌转速800 rpm，2 min）；其中a：所制备的聚电解质复合物在摸具中的形态照片；b: 所制备的聚电解质复合物的交联网状结构具有较强的依附性图；
图5为本申请的实施例提供的聚电解质复合物对大肠杆菌埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈（A：大肠杆菌对照组；B：大肠杆菌抑菌组；C：金黄色葡萄球菌对照组；D：金黄色葡萄球菌抑菌组）；
图6为本申请的实施例提供的聚电解质复合物对大肠杆菌埃希氏菌和金黄色葡萄球菌在液体培养基的抑菌性能实验图（a：大肠杆菌埃希氏菌抑菌实验组；b：金黄色葡萄球菌抑菌实验组）。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
抑菌聚电解质复合物的制备方法，具体包括如下步骤：
第一步，羧甲基纤维素钠溶液的制备：按质量份数配比取羧甲基纤维素钠1份溶解100份于去离子水中，加热条件优选置于60℃水浴进行搅拌，直至完全溶解，离心去除气泡，得到羧甲基纤维素钠溶液，溶液储存于4℃冰箱中保存待用；
第二步，壳聚糖溶液制备：按质量份数配比取壳聚糖1份，溶解于100份含有1%冰醋酸的酸性溶液中（冰醋酸酸性溶液是由冰醋酸：水按质量百分比1：99制得），置于50 ℃水浴进行搅拌，离心去除气泡，得壳聚糖溶液待用；
第三步，按质量浓度比为羧甲基纤维素钠溶液：壳聚糖溶液=3:1、2:1、1:1、1:2、1:3，分别称取羧甲基纤维素钠溶液和壳聚糖溶液制备抑菌聚电解质复合物：将羧甲基纤维素钠溶液以5滴/s边搅拌边加入壳聚糖溶液中，且用pH计监测反应体系的pH，通过滴加NaOH溶液使反应体系的pH维持在4，滴加完全后，将混合溶液置于25 ℃、800 rpm持续搅拌2 min后，静置过夜以去除制备体系中的气泡，得到不同壳聚糖和羧甲基纤维素钠溶液比的抑菌聚电解质复合物；
第四步：通过分光光度法测定上清液中壳聚糖分子和茚三酮生成有色缩合产物，来计算出合成聚电解质复合物的产率。吸收0.5 mL的反应上清液至10mL比色管中。加入1.0mL的乙酸钠缓冲溶液（2mol/L，pH5.5）、1.0 mL茚三酮溶液（1 wt%）、0.5 mL双蒸水，混匀，沸水浴加热15 min。变色后，将溶液迅速冷却至室温，按照比例固定60%乙醇体积加入。在570nm处测量吸光度值并带入标准曲线。
不同羧甲基纤维素钠溶液和壳聚糖的质量浓度浓度比下的抑菌聚电解质复合物产率如图1所示。可以发现的是壳聚糖的浓度与聚电解质复合物的产率呈现正相关，而与羧甲基纤维素钠的浓度无相关性。
实施例2
抑菌聚电解质复合物的制备方法，具体包括如下步骤：
第一步，羧甲基纤维素钠溶液的制备：按质量份数配比取羧甲基纤维素钠1份溶解100份于去离子水中，加热条件优选置于60 ℃水浴进行搅拌，直至完全溶解，离心去除气泡，得到羧甲基纤维素钠溶液，溶液储存于4℃冰箱中保存待用；
第二步，壳聚糖溶液制备：按质量份数配比取壳聚糖2份，溶解于100份含有1%冰醋酸的酸性溶液中（冰醋酸酸性溶液是由冰醋酸：水按质量百分比1：99制得），置于50 ℃水浴进行搅拌，离心去除气泡，得壳聚糖溶液待用；
第三步，按壳聚糖溶液和羧甲基纤维素钠溶液的质量浓度比为2:1，制备抑菌聚电解质复合物：将羧甲基纤维素钠溶液以5滴/s加入壳聚糖溶液中，边搅拌边滴加NaOH溶液，且用pH计监测反应体系的pH，使反应体系的pH分别维持在2、3、4、5、6；滴加完全后，将混合溶液置于室温（25 ℃）、800 rpm持续搅拌2 min后，静置过夜以去除制备体系中的气泡，得不同pH条件下的抑菌聚电解质复合物；
第四步：通过分光光度法测定上清液中壳聚糖分子和茚三酮生成有色缩合产物，来计算出合成聚电解质复合物的产率。吸收0.5 mL的反应上清液至10mL比色管中。加入1.0mL的乙酸钠缓冲溶液（2mol/L，pH5.5）、1.0 mL茚三酮溶液（1 wt%）、0.5 mL双蒸水，混匀，沸水浴加热15 min。变色后，将溶液迅速冷却至室温，按照比例固定60%乙醇体积。在570 nm处测量吸光度值并带入标准曲线。
不同pH条件下抑菌聚电解质复合物状态如图2所示，产率如图3所示。壳聚糖的正电荷与去乙酰化有关，由于氨基的pKa在pH 6.3-7.2，其电荷密度随着pH的增加而下降。羧甲基纤维素钠由于羧基pKa在3.5 ~ 4.0时带负电荷，其电荷密度随着pH值的增加而增加。在pH 3时，壳聚糖侧链上的氨基主要以质子化的形式存在(-NH3 +)，而羧甲基纤维素钠的侧链上超过一半的羧基不带电(-COOH)，因此，羧甲基纤维素钠与壳聚糖之间存在斥力。这说明反应体系pH为3时，制备的聚电解质复合物具有独立的球状结构，产率较低。最强烈的相互作用发生在复合物的电荷接近中性的点。pH 4时，羧甲基纤维素钠侧链上带负电荷的羧基数量增加，而壳聚糖侧链上的氨基仍然质子化。从宏观照片上还可以对不同pH体系制备的聚电解复合物进行比较。在相同的搅拌速度和时间下，pH 4条件下制备的聚电解质复合物具有致密的交联结构。随着体系pH的增加，壳聚糖的质子化度降低。反应体系的pH值超过6时，pH对产率的影响不大，宏观上可以观察到白色絮凝体的产生。这是由于壳聚糖的晶体结构和分子间氢键形成的乙酰基或初生氨基酸残基的构象特征使得壳聚糖只能在酸性环境中溶解(约pH6.3)。壳聚糖和羧甲基纤维素钠溶液的质量浓度比为2:1，反应体系pH4，所制备的聚电解质质地均一，并且所制备的交联液泡结构的聚电解质相互具有依附性，如图4所示。
实施例3
抑菌聚电解质复合物的平板抑菌实验，具体包括如下步骤：
第一步，大肠杆菌（ATCC 24752）抑菌实验，实验过程：以大肠杆菌（ATCC 24752）为研究对象，评价复合物的抑菌效果。参照实施例2在反应体系为pH=4条件下制备的聚电解质复合物用滤纸析出表面多余水分，用模具切割出相同尺度大小（直径1cm）的聚电解质复合物。将100μL菌悬液（OD600=0.6）接种到Luria-Bertani琼脂平板（酵母提取物 5.0 g/L、胰蛋白胨 10 g/L、NaCl 10.0 g/L、琼脂粉 15 g/L）表面，并用涂布棒将菌液涂布均匀，之后将聚电解质复合物置于琼脂培养基表面。在恒温培养箱中培养12h小时后，观察抑菌圈的大小，结果见图5B；
第二步，金黄色葡萄球菌（ATCC 6538）抑菌实验，实验过程：以金黄色葡萄球菌（ATCC 6538）为研究对象，评价复合物的抑菌效果。实验方法同第一步，结果见图5D；如图6b所示，聚电解质复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有一定的抑菌作用，且对金黄色葡萄球菌的抑菌效果更强。所制备的聚电解质复合物具有抗菌效果的主要原因分析是因为壳聚糖溶液被交联形成的液泡结构（聚电解质复合物）包裹。在细菌培养中，具有交联结构的聚电解质复合物提供了一个酸性环境，壳聚糖的氨基质子化基团(-NH3 +)可以与细菌膜上带负电荷基团的实体(脂类和蛋白质)相互作用，导致细菌死亡。这进一步说明制备的聚电解质复合物对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌ATCC 6538)的抑菌效果优于对革兰氏阴性菌(大肠杆菌ATCC 25922)，原因是两种菌膜的差异。前者的外膜主要由带负电荷的肽聚糖层组成，后者的外膜结构由脂多糖和脂蛋白组成。
实施例4
抑菌聚电解质复合物的液体培养抑菌实验，具体包括如下步骤：
第一步，大肠杆菌（ATCC 24752）抑菌实验，实验过程：以大肠杆菌（ATCC 24752）为研究对象，评价复合物的抑菌效果。将100 μL种子液（OD600 = 0.6）用移液枪转移至50 mL的Luria-Bertani培养基中。将参照实施例2在反应体系为pH=4条件下制备聚电解质复合物（羧甲基纤维素钠-壳聚糖）用滤纸吸出表面的多余水分后，称取10g 聚电解质复合物放入培养基中和细菌共培养，恒温摇床中12 h (37 ℃，150 rpm)。采用浊度法（分光光度计OD600对应值）测量细菌的生长情况，取样4 h, 6 h, 8 h, 10 h和12 h进行分析；如图6a所示，在12 h细菌培养后，聚电解质复合物对大肠杆菌有一定的抑菌效果。根据空白对照组的数据可以计算出聚电解质复合物的抑菌率为14.56 %。
第二步，金黄色葡萄球菌（ATCC 6538）抑菌实验，实验过程：以金黄色葡萄球菌（ATCC 6538）为研究对象，评价复合物的抑菌效果。实验方法同第一步。
如图6b所示，在12 h细菌培养后，聚电解质复合物对金黄色葡萄球菌有较高的抑菌效果。根据空白对照组的数据可以计算出聚电解质复合物的抑菌率为31.30 %。
以上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种抑菌聚电解质复合物的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
第一步，羧甲基纤维素钠溶液的制备：按质量份数配比取羧甲基纤维素钠1-3份溶解于100份去离子水中，置于50-80℃水浴进行搅拌，直至完全溶解，离心去除气泡，得到羧甲基纤维素钠溶液，溶液储存于4℃冰箱中保存待用；
第二步，壳聚糖溶液制备：按质量份数配比取壳聚糖1-3份溶解于100份含有0.5-2%冰醋酸的酸性溶液中，置于30-70℃水浴进行搅拌，离心去除气泡，得壳聚糖溶液待用；
第三步，聚电解质复合物的制备：按质量浓度比羧甲基纤维素钠溶液：壳聚糖溶液=3:1~1:3取羧甲基纤维素钠溶液和壳聚糖溶液，将羧甲基纤维素钠溶液以5滴/s加入壳聚糖溶液中，边加入边搅拌，且用pH计监测反应体系的pH，通过滴加NaOH溶液使反应体系的pH维持在2-6之间，滴加完全后，将混合溶液置于水浴温度4-80℃、800 rpm持续搅拌2 min后，静置过夜以去除制备体系中的气泡，制得抑菌聚电解质复合物。
2.根据权利要求1所述抑菌聚电解质复合物的制备方法，其特征在于：所述第一步中羧甲基纤维素钠与去离子水质量份数配比为1:100。
3.根据权利要求1所述抑菌聚电解质复合物的制备方法，其特征在于：所述第二步中壳聚糖与冰醋酸质量份数配比为2:1。
4.根据权利要求1所述抑菌聚电解质复合物的制备方法，其特征在于：所述第三步中羧甲基纤维素钠溶液与壳聚糖溶液的质量浓度比为1:2。
5.根据权利要求1所述抑菌聚电解质复合物的制备方法，其特征在于：所述第三步中反应体系的pH为4，反应体系水浴温度为25℃。
6.根据权利要求1所述抑菌聚电解质复合物的制备方法，其特征在于：所述冰醋酸的酸性溶液按质量百分比由冰醋酸：水=0.5-2：99.5-98配制而成。
7.一种权利要求1-5任一制备方法制备得到的抑菌聚电解质复合物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210817777.1A CN115322444A (zh) | 2022-07-12 | 2022-07-12 | 一种抑菌聚电解质复合物及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210817777.1A CN115322444A (zh) | 2022-07-12 | 2022-07-12 | 一种抑菌聚电解质复合物及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115322444A true CN115322444A (zh) | 2022-11-11 |
Family
ID=83917014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210817777.1A Pending CN115322444A (zh) | 2022-07-12 | 2022-07-12 | 一种抑菌聚电解质复合物及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115322444A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005247967A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | National Food Research Institute | 高分子電解質複合体およびその製造方法 |
| CN102131527A (zh) * | 2008-07-18 | 2011-07-20 | 奎克-麦德技术公司 | 赋予基质抗菌特性的聚电解质复合物 |
-
2022
- 2022-07-12 CN CN202210817777.1A patent/CN115322444A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005247967A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | National Food Research Institute | 高分子電解質複合体およびその製造方法 |
| CN102131527A (zh) * | 2008-07-18 | 2011-07-20 | 奎克-麦德技术公司 | 赋予基质抗菌特性的聚电解质复合物 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| ALI A. ALTAM ET AL.: "Polyelectrolyte complex beads of carboxymethylcellulose and chitosan: The controlled formation and improved properties", vol. 1, no. 2, pages 100100 * |
| HUANGQIN CHEN ET AL.: "Chitosan/carboxymethyl cellulose polyelectrolyte complex scaffolds for pulp cells regeneration", vol. 22, no. 5, pages 475 - 491, XP009185285, DOI: 10.1177/0883911507081329 * |
| 张锐等: "羧甲基纤维素-壳聚糖聚电解质复合物对乳糖酶的固定化研究", vol. 29, pages 138 - 142 * |
| 杨小钢等: "脱乙酰壳多糖-羧甲基纤维素聚电解质复合物的合成和药物控制释放研究", vol. 15, no. 15, pages 310 - 316 * |
| 范青生等: "保健食品配方原理与依据", vol. 1, 中国医药科技出版社, pages: 125 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nataraj et al. | Crosslinked chitosan films with controllable properties for commercial applications | |
| Kundu et al. | Cellulose hydrogels: Green and sustainable soft biomaterials | |
| Pooresmaeil et al. | Preparation and characterization of polyvinyl alcohol/β‐cyclodextrin/GO‐Ag nanocomposite with improved antibacterial and strength properties | |
| Ravishankar et al. | Advances in chitosan-based hydrogels: Evolution from covalently crosslinked systems to ionotropically crosslinked superabsorbents | |
| Barikani et al. | Preparation and application of chitin and its derivatives: a review | |
| Aranaz et al. | Functional characterization of chitin and chitosan | |
| Yao et al. | Microcapsules/microspheres related to chitosan | |
| CN112778772B (zh) | 一种抗菌复合水凝胶及其制备方法与应用 | |
| Kong et al. | Preparation and antibacterial activity of chitosan microshperes in a solid dispersing system | |
| CN110067042B (zh) | 一种魔芋葡甘聚糖基抗菌水凝胶纤维及其制备方法 | |
| CN106117570B (zh) | 一种负载聚酰胺-胺树状分子的海藻酸钠抗菌水凝胶及其制备方法和应用 | |
| Watthanaphanit et al. | Novel chitosan-spotted alginate fibers from wet-spinning of alginate solutions containing emulsified chitosan− citrate complex and their characterization | |
| CA2731395A1 (en) | Three-dimensional nanocomposite materials consisting of a polysaccharidic matrix and metallic nanoparticles, preparation and use thereof | |
| CN108676177B (zh) | 一种以纳米淀粉粒子为骨架的智能水凝胶加工方法 | |
| Kang et al. | Polyelectrolyte complex hydrogel composed of chitosan and poly (γ‐glutamic acid) for biological application: Preparation, physical properties, and cytocompatibility | |
| Lu et al. | Nanocellulose/nisin hydrogel microparticles as sustained antimicrobial coatings for paper packaging | |
| CN110511399B (zh) | 一种控释型纳米纤维素抗菌微凝胶的制备方法 | |
| CN110747534A (zh) | 一种抗菌多糖纤维材料及其制备方法 | |
| Pedige et al. | Stimuli-responsive composite hydrogels with three-dimensional stability prepared using oxidized cellulose nanofibers and chitosan | |
| Kong et al. | Hemicellulose-based hydrogels and their potential application | |
| CN113004543A (zh) | 一种纳米木质素/聚乙烯醇复合医用水凝胶及其制备方法 | |
| Raza et al. | Irradiated Ch/GG/PVP‐based stimuli‐responsive hydrogels for controlled drug release | |
| Deka et al. | Investigation of pH-sensitive swelling and curcumin release behavior of chitglc hydrogel | |
| Ling et al. | Biomimetic construction of environmental-tolerant composite hydrogels based on galactomannan for tough, flexible and conductive sensors | |
| CN114404646A (zh) | CM-β-CD负载鞣酸聚丙烯酰胺型双网络抗菌水凝胶 |
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 |