[发明专利]立构复合晶聚乳酸纳米纤维、抑菌性立构复合晶聚乳酸纳米纤维及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种立构复合晶聚乳酸纳米纤维、抑菌性立构复合晶聚乳酸纳米纤维及其制备方法与应用。本发明采用PDLA‑g‑CS和左旋聚乳酸通过静电纺丝制备得到，PDLA‑g‑CS具有分散性强的右旋聚乳酸支化分子侧链，使所得聚乳酸纳米纤维可在小于80℃温度下短时间内形成立构复合晶，显著降低聚乳酸纳米纤维加工温度及缩短加工时间，从而使该立构复合聚乳酸纳米纤维能够作为载药纳米纤维，特别是对于易在80℃以上失活的抑菌活性成分，能够确保所载药物的稳定性及药物活性。本发明提供的抑菌性立构复合晶聚乳酸纳米纤维是一种绿色无污染的环境友好型除菌材料，可广泛用于制备水处理材料、食品包装材料、防护材料和植入材料等。

技术领域

本发明属于聚乳酸高分子材料及其制备和应用技术领域，具体涉及基于静电纺丝技术的立构复合聚乳酸纳米纤维材料由其制备的具有抑菌性能的立构复合晶聚乳酸纳米纤维材料及其它们的制备方法与应用。

背景技术

病原微生物的大量存在与繁殖，对人体生命健康造成了巨大威胁。痢疾、炭疽、败血症等均由相应病原微生物诱发而产生，严重者可致其死亡。抗生素可用于治疗上述疾病，而这些药物的滥用不仅会降低身体自身免疫力，还会滋生出多种耐药菌株，例如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌等，这将给病原微生物的有效清除造成极大的障碍。为了减少抗生素的使用，含有良好抑菌性能的重金属纳米颗粒(如铜、银纳米颗粒等)的药物开始在临床医学上使用。然而遗憾的是，该类药物因含有重金属，其使用往往会给环境带来二次污染。因此，对环境友好型除菌材料的需求不断加大。

聚乳酸(PLA)为一种来源于玉米的生物可降解高分子材料，被广泛用于食品包装、医疗器械、植入材料等的生产，是石油基来源材料的良好替代品。近年来，以聚乳酸为基材的复合高分子抗菌材料不断涌现，例如聚乳酸/甲壳素纳米晶复合材料、茶多酚/聚乳酸复合纳米纤维膜、季铵化吡啶基团修饰的聚乳酸纤维膜等。然而由于其中聚乳酸结晶速率低、耐热性能差(玻璃化转变温度T_g为60～65℃，热形变温度仅为50～55℃，熔融温度为170℃左右)，通过传统熔融加工的方式，很难获得立构规整性高、热稳定性强的材料(Li,Z.B.；Tan,B.H.；Lin,T.T.et.al.Recent Advances in Stereocomplexation of EnantiomericPLA-Based Copolymers and Applications.Prog.Polym.Sci.2016,62,22-72)，且在高于170℃的高温下加工，很容易造成热降解，导致其应用受到极大的限制。

Stoyanova,N.等将线性左旋聚乳酸与线性右旋聚乳酸等物质的量混合，制备为静电纺丝纳米纤维后，经100℃热处理8h得到立构复合晶纳米纤维(Stoyanova,N.；RosicaMincheva,R.；Paneva,D.et al.Electrospun non-woven mats from stereocomplexbetween high molar mass poly(L-lactide)and poly(D-lactide)-block-poly(butylene succinate)copoly(ester urethane)s.Eur.Polym.J.,2012,48,1965–1975)。由于线性左旋聚乳酸与线性右旋聚乳酸的分子链可紧密反向平行排列形成3₁螺旋，这种方式得到的聚乳酸立构复合晶体相比于聚乳酸的同质晶体，其熔点可高达220～230℃，因而可显著改善聚乳酸制品的热稳定性。然而由于立构复合结晶的制备是将线性左旋聚乳酸和线性右旋聚乳酸按重量比1:1混合通过熔融加工得到，加工过程中由于受聚乳酸分子量以及同质结晶的竞争影响，形成立构复合结晶的比例不可能达到100％，故而使所得产物的热稳定性的提高极其有限。且上述立构复合晶纳米纤维是在100℃的高温下处理8h得到，由于抑菌活性物质中普遍含有酯键、酰胺键、酚羟基等光、热性能不稳定的官能团，或极易被氧化的官能团，因此在如此高的处理温度下不利于向聚乳酸体系中引入抑菌活性成分(当温度高于80℃时，抑菌活性成分都极易因热分解或氧化而失活)。因此，研发一种可在低于80℃下快速制备立构复合晶聚乳酸纳米纤维的技术，为引入抑菌活性成分，获得新型环境友好型抑菌材料具有十分重要的意义。