[发明专利]一种三明治结构的细菌纤维素液体吸收性材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体吸收性材料及其制备方法，特别是一种三明治结构的细菌纤维素液体吸收性材料及其制备方法。

背景技术

目前，液体吸收性材料在许多领域有着广泛的应用。如：生物医用领域的止血材料，可以控制创面渗血，保证手术视野清晰，提高手术效率；吸收伤口渗出液的敷料，可以延长敷料在渗出性伤口上的使用时间，降低治疗成本，有效缩短伤口的愈合时间；用于个人护理的液体吸收性材料，可以应用于尿布、锻炼裤、卫生巾、失禁用内衣、绷带等，提供清洁、舒适的个人卫生环境。

液体吸收性材料要求材料具有良好的吸收液体的能力，通常使用亲水性较好的高分子材料。而随着社会的进步，人们生活品质的提高，对液体吸收性材料提出了更高的要求。要求液体吸收性材料具有更好的液体吸收性、生物相容性、舒适性及力学性能。

细菌纤维素（Bacterial Cellulose，也称微生物纤维素）是一种纳米纤维材料。其以细菌细胞内部作为生物合成反应器，将葡萄糖小分子在酶催化作用下经过一系列复杂的变构过程最终通过β-1,4-糖苷键结合形成β-1,4-葡萄糖链由细菌系细胞侧面的催化位点挤出。β-1,4-葡萄糖链彼此之间通过分子内与分子间氢键作用，逐步、分层地形成脂多糖层、类晶团聚体、纤维素微纤并最终形成纤维素。这一系列的细胞外（Extracellular）成形过程被称为“纤维素的自组装”。正是这个独特的微生物参与的过程赋予了细菌纤维素良好的理化性能

细菌纤维素材料具有超细三维网状结构；良好的吸湿、保湿以及透气性能；超高的持水性与湿态强度；高抗张强度与弹性模量等等。大量研究表明细菌纤维素材料具有良好的体内、体外生物相容性，加上其优异的形状可调控性与形状维持性使其在构建体内、体外组织工程支架材料具有得天独厚的优势。目前已经应用在食品、医药、纺织、造纸、化工、采油、选矿等行业。随着发酵工艺的不断改进，细菌纤维素的产量和产能逐渐得到提高，成本逐渐降低。以细菌纤维素制备的液体吸收性材料可以广泛应用于医药、个人护理、日用化工等各领域。

发明内容

本发明的一种三明治结构的细菌纤维素液体吸收性材料，是由三层结合紧密的细菌纤维素膜构成，所述的三层结合紧密的细菌纤维素膜包括上超吸层和下超吸层以及处于中间的储液层；所述的结合紧密是指所述超吸层的纤维素微纤丝与所述储液层的纤维素微纤丝通过β-1,4-葡萄糖链中的分子内与分子间氢键结合，形成分子层，层与层之间也通过分子内与分子间氢键结合，无明显物理分层；组成细菌纤维素的基本单元并非单根β-1,4-葡萄糖链，而是预微纤丝（premicrofibril），其由β-1,4-葡萄糖链组成，每9根β-1,4-葡萄糖链相互平行，通过分子内与分子间氢键结合，呈左手三螺旋状，是组成微纤丝（microfibril）的基本单位，直径为1.5nm。微纤丝（microfibril）直径为3.5nm，微纤与微纤之间通过分子内与分子间氢键结合，β-1,4-葡萄糖链呈平行排布，形成纤维素I型结晶结构。

其中所述上超吸层和下超吸层中的纤维素含量均为0.7×10^-2～1.0×10^-2g/cm³，所述储液层中的纤维素含量为0.2×10^-2～0.5×10^-2g/cm³。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种三明治结构的细菌纤维素液体吸收性材料，所述的细菌纤维素膜是由菌种在静置培养条件下，消耗糖源，与细胞内合成β-1,4-葡萄糖链并挤出细胞体外。3～4条β-1,4-葡萄糖链通过分子内与分子间氢键作用形成脂多糖层，4～5个脂多糖层通过分子内与分子间氢键形成直径在1.5nm左右的类晶团聚体，3～5个类晶团聚体通过分子内与分子间氢键形成直径在3.5nm左右的纤维素微纤丝，多条微纤丝通过分子内与分子间氢键作用形成纤维素丝束，多条丝束通过分子内与分子间氢键作用形成纤维素丝带。菌种细胞在培养液表面无序运动，即使细胞发生分裂也不会影响纤维素丝带发生断裂。由β-1,4-葡萄糖链通过分子内与分子间氢键形成的纤维素微纤丝相互交织，彼此通过分子内与分子间氢键相互作用，最终在液面形成类似与无纺布结构的细菌纤维素膜。

如上所述的三明治结构的细菌纤维素液体吸收性材料的厚度为9～16mm，其中所述上超吸层和下超吸层的厚度均为3～4mm，所述储液层的厚度为3～8mm。

本发明还提供了一种三明治结构的细菌纤维素液体吸收性材料的制备方法，包括以下步骤：

1）发酵培养液的调配；