[发明专利]一种二维或三维纤维素基多孔抗菌材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二维或三维纤维素基多孔抗菌材料，是以纤维素为主体材料，以酸为催化剂，以烷基二醛为交联剂，通过化学方法接枝抗生素，再将样品溶解在低温碱/尿素溶液或者离子液体中，采用溶胶‑凝胶法制备成的二维纤维素基多孔抗菌材料或纤维素基多孔抗菌微球。本发明纤维素基抗菌材料不溶于水和常规的有机溶剂，有效的减少了抗生素因为易溶产生的水污染问题。本发明纤维素基抗菌材料对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌均有明显的抑制作用，是一种稳定、高效、广谱、可食的抗菌剂，且具有极低的细胞毒性。本发明二维纤维素基抗菌多孔材料、三维纤维素基抗菌微球均具有良好的耐胃酸性，可以作为口服型抑菌材料，过胃酸后直接抑菌肠道细菌。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种二维或三维纤维素基多孔抗菌材料及其制备方法，具体涉及一种接枝改性的纤维素基抗菌材料及其制备方法。

背景技术

众所周知，常规医疗程序(例如手术、重症监护医学和感染治疗)离不开抗生素。然而，抗生素的滥用导致大量致病菌产生耐药性，严重危害人类的生命健康。研究人员预测，到2050年，抗菌素耐药性将导致超过1000万人死亡，超过癌症的死亡率。因此，研制一种不同于传统抗生素的新型、高效、安全的抗菌材料极具市场价值。

壳聚糖基抗菌剂(CAMs)，特别是壳聚糖微米和纳米颗粒，被认为是具有应用前景的抗生素替代品之一。CAMs对各种病原体显示出强大的广谱抗菌活性，在体外和细胞系中不会引起毒性，并且在很长一段时间内几乎不会产生抗菌素耐药性。然而，与抗生素相比，CAMs对各种病原体的抗菌活性相对较低。

纤维素是取之不尽用之不竭的天然高分子，具有大量可修饰的羟基位点、无毒、良好的生物相容性，在大多数溶剂中稳定。因此，纤维素被认为是新型抗菌材料的优良主体材料。近年来，人们研究了多种新型纤维素类抗菌材料，如季铵化纤维素抗菌材料、金属氧化物/纤维素抗菌材料、壳聚糖/纤维素抗菌材料等。这些纤维素基抗菌材料通过修饰功能性抗菌分子或与抗菌材料混合，对许多病原菌显示出显着的抑制作用。然而，因为季铵化功能分子和金属氧化物的存在，大部分的纤维素抗菌剂主要用于环境杀菌上。而壳聚糖/纤维素抗菌材料中，抑菌性主要来源于壳聚糖。壳聚糖对病原体抗菌活性较低的问题也限制了壳聚糖/纤维素材料的应用。

因此，若能研发一种环保、稳定、广谱抑菌性高且廉价的纤维素基抗菌材料，将极具市场价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保、稳定、广谱抑菌性高且廉价的纤维素基抗菌材料。该纤维素基抗菌材料以纤维素为主体材料，通过缩醛反应在亲水不溶于水的纤维素上接枝硫酸卡那霉素、盐酸卡那霉素等抑菌成分，制得粉末状纤维基抑菌材料；随后，为进一步提高了纤维素基抑菌材料的比表面积，在碱/尿素水溶液或者离子液体中溶解粉末状纤维素基抑菌材料，通过溶胶-凝胶法制得二维多孔的纤维素基抑菌材料和三维多孔的纤维素基抑菌微球。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种二维或三维纤维素基多孔抗菌材料，所述的纤维素基抗菌材料是以纤维素为主体材料，以酸为催化剂，以烷基二醛为交联剂，通过化学方法接枝抗生素，再将样品溶解在低温碱/尿素溶液或者离子液体中，采用溶胶-凝胶法制备成的二维纤维素基多孔抗菌材料或纤维素基多孔抗菌微球。

所述的纤维素为α-纤维素、棉纤维素、纸浆中的一种或多种。所述的纸浆中纤维素的纯度85％。

所述的抗生素为盐酸卡那霉素、硫酸卡那霉素。

所述的纤维素与抗生素的质量比为1:0.001～1:1。

所述的烷基二醛为戊二醛、乙二醛、己二醛、壬二醛中的一种或多种。

所述的纤维素和烷基二醛的质量比为1:0.01～1:1。

所述的酸为浓度为0.1～1M的盐酸、硫酸、醋酸溶液、磷酸溶液；纤维素和酸的质量体积比1:1～500g/μL。