[发明专利]一种抗菌细菌纤维素及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种抗菌细菌纤维素及其制备方法。

背景技术

细菌纤维素作为人造皮肤或者创伤修复的替代材料，相比较于其他的材料如胶原蛋白、透明质酸和硅胶等，细菌纤维素具有类似于皮肤的网状结构和机械支持力，且不需要经过复杂的化学反应只需要简单的细菌培养就可以形成外形可控的水合胶，免疫排异性低，可以很好地促进伤口愈合，是一种良好的创伤修复材料。但是细菌纤维素本身不具备抗菌功能，很容易受到空气或水中有害微生物的污染，从而引发一系列的感染问题。

为了使细菌纤维素具备抗菌的功能，目前多采用浸泡吸附的方式将细菌纤维素置于杀菌剂溶液中，但杀菌剂的吸附效率及稳定性都不高，杀菌效果较差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种抗菌细菌纤维素及其制备方法，所述抗菌细菌纤维素的制备方法条件温和，制得抗菌细菌纤维素可以促进伤口愈合，且杀菌效果良好。

第一方面，本发明提供了一种抗菌细菌纤维素的制备方法，包括以下步骤：

（1）提供细菌纤维素；

（2）将所述细菌纤维素置于不饱和羧酸中浸泡，然后加入阻聚剂，得到混合溶液，在所述混合溶液中加入催化剂，在室温下进行酯化反应1～4h，得到含有不饱和键的酯化细菌纤维素溶液，纯化后得到干燥的含有不饱和键的酯化细菌纤维素；

（3）将所述干燥的含有不饱和键的酯化细菌纤维素用去离子水浸泡后，在惰性氛围下，加入不饱和季铵盐单体和引发剂得到反应液，所述反应液在50℃～60℃下进行加成反应和聚合反应2h～4h，得到季铵盐聚合物修饰的酯化细菌纤维素即抗菌细菌纤维素，所述季铵盐聚合物的一端通过共价键和酯化细菌纤维素相连。

优选地，步骤（1）中细菌纤维素的聚合度为10000～16000。

优选地，步骤（2）中所述阻聚剂为对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚或2,5-二叔丁基对苯二酚，所述阻聚剂的质量为所述细菌纤维素和不饱和羧酸总质量的0.1%～0.2%。

优选地，步骤（2）中所述不饱和羧酸为丙烯酸或甲基丙烯酸。

优选地，步骤（2）中所述催化剂为高氯酸或对甲苯磺酸，所述催化剂的添加体积为所述混合溶液体积的0.1%～0.2%。

为了促进酯化反应的进行，优选地，步骤（2）中在酯化反应过程中还加入酯化剂，所述酯化剂为甲基丙烯酸酐，所述酯化剂的质量为所述细菌纤维素质量的1～4倍。

优选地，步骤（3）中所述不饱和季铵盐单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或烯丙基三甲基氯化铵。

优选地，步骤（3）中所述不饱和季铵盐单体的摩尔量为所述含有不饱和键的酯化纤维素中葡萄糖单体摩尔量的1～3倍。

优选地，步骤（3）中所述引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物或过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物。

季铵盐类抗菌剂已经发展到第六代—季铵盐高分子抗菌剂，因其具有更高的电荷密度，相比小分子化合物抗菌能力更强。季铵盐高分子抗菌剂除抗菌性能好之外，还有化学稳定性高，残余毒性低，容易加工，抗菌效果持久，环境污染小，且在低的蒸汽压下不挥发，不会渗透进入人的皮肤等优点，因此在许多应用领域已逐步替代传统的小分子抗菌剂。

细菌纤维素的分子量大，空间位阻大，在细菌纤维素上直接连接季铵盐聚合物比较困难，本发明通过细菌纤维素和不饱和羧酸的酯化反应在细菌纤维素分子上引入不饱和键，降低空间位阻，会更加容易地在细菌纤维素上引入季铵盐聚合物。

本发明通过细菌纤维素和不饱和羧酸的酯化反应在细菌纤维素分子上引入不饱和键，然后通过加成反应，不饱和键发生断裂，在原不饱和键位置引入不饱和季铵盐单体，然后在引发剂的作用下，在酯化纤维素分子上引入的不饱和季铵盐单体发生聚合反应得到季铵盐聚合物。本发明通过将季铵盐聚合物共价结合在细菌纤维素表面上，季铵盐聚合物不会脱落，可达到高效持久的杀菌效果。跟小分子抗菌剂相比，所述季铵盐聚合物修饰的酯化细菌纤维素即抗菌细菌纤维素与细菌细胞膜的结合力更强，从而实现更好的杀菌效果。

本发明利用细菌纤维素上大量存在的羟基官能团，通过表面改性引入季铵盐抗菌基团，不破坏细菌纤维素膜的结构，维持其水合胶的形态，发挥其促进伤口愈合的功效，同时制得的抗菌细菌纤维素化学稳定性高，抗菌效果持久。

本发明制备方法条件温和，加入的化学试剂多为水溶性，易将多余的化学试剂除去。

第二方面，本发明提供了一种抗菌细菌纤维素，所述抗菌细菌纤维素通过本发明第一方面提供的制备方法制得。