CN116219744A

CN116219744A - 一种抗菌蚕丝及其制备方法

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Publication number: CN116219744A
Application number: CN202211653919.1A
Authority: CN
Inventors: 朱昱霖; 张立新; 潘世俊; 石继均; 梅德祥; 胡小明; 盛家镛
Original assignee: Jiangsu Xinyuan Silk Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Xinyuan Silk Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2023-06-06

Abstract

本发明属于蚕丝改性技术，具体涉及一种抗菌蚕丝及其制备方法。蚕丝及其制品应用非常广泛，中国是蚕丝发源地，养蚕缫丝是我国对世界文明的重要贡献。近年来，为了满足不同性能，针对蚕丝的改性研究丰富；虽然针对蚕丝抗菌性能的改性多有报道，但是纵观现有技术，大都停留在实验室研发阶段，工业化应用还有些距离。本发明公开了一种抗菌蚕丝及其制备方法，采用常规工业生产应用的后整理工艺，解决了现有技术实验过程偏理想化，应用于生产还需要改善的问题，制备的蚕丝具有抗菌性能。

Description

一种抗菌蚕丝及其制备方法

技术领域

本发明属于蚕丝改性技术，具体涉及一种抗菌蚕丝及其制备方法。

背景技术

蚕丝及其制品应用非常广泛，中国是蚕丝发源地，养蚕缫丝是我国对世界文明的重要贡献。近年来,蚕丝因其优异的生物相容性和生物降解性等特点,逐渐在组织工程、伤口敷料、药物，为了满足不同性能，针对蚕丝的改性研究丰富。为了满足对蚕丝织物生态阻燃的需求，现有技术以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）为催化剂将磷酸腺苷（AMP）引入蚕丝织物制得改性丝织物；结果表明，改性丝织物表面呈现颗粒状覆盖物，且均匀分布着磷元素。改性丝织物增重率达13.31%时，极限氧指数达30.10%，与原丝织物相比，其失重率降低13.06%，热释放速率降低了30.6%，损毁长度减少了11.1cm，并出现明显炭层。为探究自制的乙烯基磷氮类阻燃剂(PN)接枝蚕丝织物的阻燃效果,现有技术研究了工艺因素对蚕丝织物接枝率的影响及接枝率与阻燃效果的关系,对整理后蚕丝织物的阻燃耐久性、燃烧后的炭渣形态、磷氮元素含量及织物的物理性能、染色性能进行观察测试。结果表明:经PN接枝处理后的蚕丝织物表现出较好的阻燃效果,且不影响织物本身的物理性能,接枝率越高,极限氧指数(LOI值)就越大;当PN的接枝率达到15.4%时,蚕丝织物的LOI值可以达到31.2%。天津大学成功开发出新型蚕丝,通过喂食纳米银使天然蚕丝具备优异抗菌性能,有望在生物医疗领域发挥重要应用价值。现有技术选用茉莉香精微胶囊整理剂,通过浸渍法对抗菌木薯蚕丝进行加香整理,并采用红外光谱仪、X射线衍射仪等对加香处理前后的抗菌木薯蚕丝进行系统的对比与测试分析，研究发现:加香处理后的抗菌木薯蚕丝表面发生些许变化,其表面除了有白色物质外,还有一层黏胶状物质,而且加香处理后的抗菌木薯蚕丝的各项性能指标也略有提高，另外，加香处理后的抗菌木薯蚕丝具有一定的抗菌持久性和芳香持久性，达到国标优质标准要求。针对蚕丝抗菌性能的改性多有报道，纵观现有技术，大都停留在实验室研发阶段，工业化应用还有些距离。

发明内容

本发明公开了一种抗菌蚕丝及其制备方法，采用常规工业生产应用的后整理工艺，解决了现有技术实验过程偏理想化，应用生产还需要改善的问题，制备的蚕丝具有抗菌性能。

本发明采用如下技术方案：

一种抗菌蚕丝及其制备方法，将介孔微球浸泡于大黄素溶液中，搅拌后去除溶剂，得到载大黄素微球；再将载大黄素微球、织物交联剂与水混合，得到整理液；然后将蚕丝浸入整理液后烘干、烘焙，得到一种抗菌蚕丝。

本发明中，介孔二氧化硅的粒径为100～500纳米，优选为100～200纳米。进一步的，介孔二氧化硅为官能团改性介孔二氧化硅，官能团可以为氨基或者羧基。

本发明中，大黄素溶液中，溶剂为可溶解大黄素的试剂，比如乙醇；大黄素的浓度为1～10mg/mL，优选为2～5mg/mL。

本发明中，介孔微球浸泡于大黄素溶液中的时间为10～30小时，优选15～20小时。

本发明中，采用搅拌挥发法去除溶剂，对于乙醇，工业生产时，可回收乙醇，既环保又能重复利用，降低成本。

本发明中，整理液中，载大黄素微球的浓度为10～30mg/mL，优选为15～20mg/mL；织物交联剂的浓度为5～20mg/mL，优选为10～15mg/mL。

本发明中，蚕丝浸入整理液时浴比为1∶（50～100），优选1∶（60～80）。

本发明中，烘干的温度为100～110℃，时间为1～2分钟；烘焙的温度为150～160℃，时间为20～30秒。

蚕丝属于高档纺织材料，应用优势突出，因此逐渐用于服饰、医学领域，在蚕丝纤维的实际应用中有很多注意事项，其中抗菌能力有待改善，需着重对蚕丝的抗菌展开研究，寻找更有效的整理方法。

不同的载体材料对抗菌剂的负载率及生物利用率不同，现有技术中，常用于装载抗菌剂的生物材料包括脂质体、蛋白质、壳聚糖及无机载体等。脂质体、蛋白质及壳聚糖等有机物载体在制备及应用过程中易发生变化，而且会对蚕丝性能产生影响，本发明采用无机载体(如羧基二氧化硅微球)，制备简单、结构稳定，功能化修饰能发挥良好的载药功能。抗菌结果表明，二氧化硅微球不具有抗菌性能，大黄素的加入则可以显著提高二氧化硅微球的抗菌性能，而且微球结合大黄素提高了整理处理的耐水洗性能。

具体实施方式

本发明采用市售产品，以可工业生产的水浴浸渍法制备阻燃蚕丝及丝织品，较现有抗菌整理方法更简单。羧基改性介孔二氧化硅微球平均粒径200nm，来自先丰纳米；大黄素来自天润生物；蚕丝为桑蚕丝电力纺，面密度为64g/m²；织物交联剂为Herst HS1600-2，固含量30%。

实施例一

一种抗菌蚕丝的制备方法，将5g大黄素加入1L乙醇中，然后加入3g羧基改性介孔二氧化硅微球，室温密封搅拌18小时，然后敞口在通风橱内继续搅拌去除溶剂，得到载大黄素微球；再将2g载大黄素微球、1g织物交联剂与1L水混合，得到整理液；然后按1∶60的浴比，将蚕丝浸入整理液100分钟后烘干、烘焙，得到一种抗菌蚕丝；烘干的温度为105℃，时间为2分钟；烘焙的温度为160℃，时间为25秒。

对比例一

一种抗菌蚕丝的制备方法，将3g羧基改性介孔二氧化硅微球加入1L乙醇中，室温密封搅拌18小时，然后敞口在通风橱内继续搅拌去除溶剂，得到微球；再将2g微球、1g织物交联剂与1L水混合，得到整理液；然后按1∶60的浴比，将蚕丝浸入整理液100分钟后烘干、烘焙，得到一种整理蚕丝；烘干的温度为105℃，时间为2分钟；烘焙的温度为160℃，时间为25秒。

为了评估改性蚕丝的抗菌性能，主要进行了抑菌圈（zone of inhibition，ZOI）实验，选用革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中最具有代表性的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为测试菌种。此为常规技术。比如，在抑菌圈实验中，将蚕丝制成大小均一（直径为5 mm）的圆片，紫外线灭菌15 min备用。取细菌菌液接种于LB液体培养基中，置于摇床中37℃，200 rpm振荡培养12小时，然后在LB琼脂平板的表面加入细菌悬液（100 μL，10⁶ CFU/mL）并均匀涂布，然后将蚕丝圆片放置在平板上。LB琼脂平板于37℃下孵育24 h，通过测量抑菌圈的平均大小评估蚕丝的抑菌性能。实施例一的测试结果为8.3mm，对比例一以及未整理蚕丝没有抑菌效果。常规水洗20次后，实施例一的抑菌圈直径为7.8mm，具有好的抑菌效果，而直接采用大黄素整理的蚕丝下降为水洗前的23%。

实施例二

一种抗菌蚕丝的制备方法，将5g大黄素加入1L乙醇中，然后加入3g羧基改性介孔二氧化硅微球，室温密封搅拌18小时，然后敞口在通风橱内继续搅拌去除溶剂，得到载大黄素微球；再将1.8g载大黄素微球、1g织物交联剂与1L水混合，得到整理液；然后按1∶50的浴比，将蚕丝浸入整理液100分钟后烘干、烘焙，得到一种抗菌蚕丝；烘干的温度为105℃，时间为2分钟；烘焙的温度为160℃，时间为25秒。

实施例三

一种抗菌蚕丝的制备方法，将5g大黄素加入1L乙醇中，然后加入3g羧基改性介孔二氧化硅微球，室温密封搅拌15小时，然后敞口在通风橱内继续搅拌去除溶剂，得到载大黄素微球；再将2g载大黄素微球、1.2g织物交联剂与1L水混合，得到整理液；然后按1∶60的浴比，将蚕丝浸入整理液100分钟后烘干、烘焙，得到一种抗菌蚕丝；烘干的温度为105℃，时间为2分钟；烘焙的温度为160℃，时间为25秒。

实施例四

一种抗菌蚕丝的制备方法，将5g大黄素加入1L乙醇中，然后加入3g羧基改性介孔二氧化硅微球，室温密封搅拌18小时，然后敞口在通风橱内继续搅拌去除溶剂，得到载大黄素微球；再将2g载大黄素微球、1g织物交联剂与1L水混合，得到整理液；然后按1∶50的浴比，将蚕丝浸入整理液100分钟后烘干、烘焙，得到一种抗菌蚕丝；烘干的温度为105℃，时间为2分钟；烘焙的温度为160℃，时间为25秒。

实施例五

一种抗菌蚕丝的制备方法，将5g大黄素加入1L乙醇中，然后加入3g羧基改性介孔二氧化硅微球，室温密封搅拌18小时，然后敞口在通风橱内继续搅拌去除溶剂，得到载大黄素微球；再将1.8g载大黄素微球、1g织物交联剂与1L水混合，得到整理液；然后按1∶80的浴比，将蚕丝浸入整理液100分钟后烘干、烘焙，得到一种抗菌蚕丝；烘干的温度为105℃，时间为2分钟；烘焙的温度为160℃，时间为25秒。

实施例六

桑蚕（Bombyx mori）又称家蚕（domestic silkworm），是主要的经济昆虫之一，蚕丝作为高档服饰织物的原料在我国具有悠久的历史，因其穿着舒适、吸湿性强、隔热性能好而备受人们喜爱，在传统的纺织领域发挥着巨大的作用。随着人工纺丝技术的不断发展，越来越多的应用到具有高附加值和重要前景的医用材料、仿生材料、光电材料等诸多前沿研究领域。利用纳米功能材料修饰蚕丝进而实现抗菌等性能多见报道，已有研究证明纳米材料的喂食可以改进蚕丝的部分性能，但纳米材料尺寸、物理及化学因素对改性蚕丝的影响，及其在体内的生物分布、代谢过程等尚不清楚。最主要的，目前还没有可工业化的成熟方案。本发明公开了一种抗菌蚕丝及其制备方法，采用常规工业生产应用的后整理工艺，解决了现有技术实验过程偏理想化，应用生产还需要改善的问题，制备的蚕丝具有抗菌性能。

Claims

1.一种抗菌蚕丝的制备方法，将介孔微球浸泡于大黄素溶液中，搅拌后去除溶剂，得到载大黄素微球；再将载大黄素微球、织物交联剂与水混合，得到整理液；然后将蚕丝浸入整理液后烘干、烘焙，得到一种抗菌蚕丝。

2.根据权利要求1所述抗菌蚕丝的制备方法，其特征在于，介孔二氧化硅的粒径为100～500纳米；介孔二氧化硅为官能团改性介孔二氧化硅。

3.根据权利要求1所述抗菌蚕丝的制备方法，其特征在于，大黄素溶液中，溶剂为可溶解大黄素的试剂；大黄素的浓度为1～10mg/mL。

4.根据权利要求1所述抗菌蚕丝的制备方法，其特征在于，介孔微球浸泡于大黄素溶液中的时间为10～30小时；采用搅拌挥发法去除溶剂。

5.根据权利要求1所述抗菌蚕丝的制备方法，其特征在于，整理液中，载大黄素微球的浓度为10～30mg/mL；织物交联剂的浓度为5～20mg/mL。

6.根据权利要求1所述抗菌蚕丝的制备方法，其特征在于，蚕丝浸入整理液时浴比为1∶（50～100）。

7.根据权利要求1所述抗菌蚕丝的制备方法，其特征在于，烘干的温度为100～110℃，时间为1～2分钟；烘焙的温度为150～160℃，时间为20～30秒。

8.根据权利要求1所述抗菌蚕丝的制备方法制备的抗菌蚕丝。

9.介孔微球与大黄素在制备权利要求8所述抗菌蚕丝中的应用。

10.权利要求8所述抗菌蚕丝在制备抗菌制品中的应用。