[发明专利]一种聚乙烯醇基抗菌水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚乙烯醇基抗菌水凝胶，以聚乙烯醇为基材，通过复合林可霉素和琥珀酰壳聚糖对其进行改性制得。一种聚乙烯醇基抗菌水凝胶的制备方法，具体包括如下步骤：将聚乙烯醇加入到琥珀酰壳聚糖溶液中，并于水浴中搅拌至完全溶解，得到高分子溶液；将配制的林可霉素水溶液加入到高分子溶液中，搅拌均匀，得到复合溶液；将复合溶液反复进行冷冻‑解冻处理，得到水凝胶；将水凝胶干燥，得到聚乙烯醇基抗菌水凝胶。一种聚乙烯醇基抗菌水凝胶在生物医用材料的应用。该水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有优异的抗菌性能，甚至可以达到杀菌效果；且水凝胶的力学强度和溶胀性能均得到显著提升。

技术领域

本发明涉及生物医用高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚乙烯醇基抗菌水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

水凝胶能够在水介质中溶胀而不溶解，同时具有固体和液体的性质。当水凝胶上的官能团与外部环境中物质发生相互作用后，可以具有负载、分离和缓释等功能特性，因此，被广泛应用于生活日用品、食品包装、化学工业和生物医用材料等众多领域。水凝胶在不同使用环境中的性能需求不同，其中，当用作生物医用材料时，主要性能包括溶胀、力学强度和抗菌等。

聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)是一种亲水性合成高分子材料，具有优异的耐化学性、生物相容性和成膜性等优点，使其常被制备成膜、纤维和凝胶材料，并已成为一种化工和制药等行业的重要原料。然而单纯聚乙烯醇制备的水凝胶抗菌和溶胀性能不足，无法满足用作生物医用材料等实际应用的具体需要。

壳聚糖(Chitosan)为一种用途广泛的生物质功能高分子，同样具有良好的生物相容性和可降解性等特性，因此，也是理想的生物医用高分子材料之一。但是，由于壳聚糖自身氢键作用较强，造成其水溶性较差，应用不便。壳聚糖分子结构中含有较多氨基和羟基，且反应活性高，容易进行化学结构改性。采用琥珀酸酐与壳聚糖反应，可以在氨基上引入琥珀酰基团，从而提高其水溶性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚乙烯醇基抗菌水凝胶及其制备方法和应用，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种聚乙烯醇基抗菌水凝胶，以聚乙烯醇为基材，通过复合林可霉素和琥珀酰壳聚糖对其改性制得。

传统聚乙烯醇水凝胶基本没有抗菌性，通过抗菌组分林可霉素的引入使其对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌均具备了优异的抗菌性能，甚至是杀菌效果；传统聚乙烯醇水凝胶溶胀性能不足，而琥珀酰壳聚糖突出的水溶、吸湿和保湿性则显著改善了聚乙烯醇水凝胶的溶胀性能，同时，溶胀性能的提升又有助于水凝胶与细菌的充分接触，从而进一步提高抗菌效果。此外，聚乙烯醇和琥珀酰壳聚糖均为水溶性高分子材料，相容性良好，通过高分子的复合，则可以提升水凝胶的力学性能。

本发明的有益效果是：

1)本发明所述聚乙烯醇基抗菌水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有优异的抗菌性能，甚至可以达到杀菌效果；

2)本发明所述聚乙烯醇基抗菌水凝胶具有良好的力学性能，其压缩强度达到0.75MPa，力学强度为改性前单纯聚乙烯醇水凝胶力学强度的2.3倍；

3)本发明所述聚乙烯醇基抗菌水凝胶具有突出的吸水性能，其在纯水中的溶胀率达到1968％，吸水性能为改性前单纯聚乙烯醇水凝胶吸水性能的9倍；

4)本发明所述聚乙烯醇基抗菌水凝胶的抗菌、吸水和力学强度等性能都可以通过改变林可霉素与琥珀酰壳聚糖用量加以调控。

进一步，所述聚乙烯醇的用量大于等于聚乙烯醇和琥珀酰壳聚糖总质量的50wt％。

进一步，所述琥珀酰壳聚糖的用量为聚乙烯醇和琥珀酰壳聚糖总质量的1wt％～50wt％。

进一步，所述林可霉素用量为在复合溶液中浓度大于18.75ug·mL^-1。