专利名称：一种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法
技术领域：
本发明涉及天然高分子材料壳聚糖的季铵化改性，制备相应络合碘的抗菌、消炎医用膜。属于生物医药材料领域，尤其是涉及ー种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法。
背景技术：
壳聚糖具有抗菌消炎、止血、镇痛和促进机体组织生长等功能，用壳聚糖类聚合物制成的薄膜可用作良好的伤ロ被覆材料。同时它还可以做成人エ皮肤，用于烧伤、植皮、切皮部位的创面保护，效果优于纤维素制成的无伤布。目前我国医用敷料生产技术较低，产品附加值不高，尤其是高科技医用敷料产品急需开发。本发明是利用壳聚糖具有良好的生物相容性、止血性及促进伤ロ愈合以及单质碘对绝大多数细菌和病毒均具有极强的杀灭性能。所研制的这类医用抗菌膜既体现壳聚糖基良好的生物活性，又能充分展现碘的广谱抗菌效果。这种双重功效为创面提供理想的治愈环境。碘作为杀菌和抗病毒材料具有高效低毒、作用时效长、细菌对其没有耐药性等优点。碘在临床上常见的剂型有溶液剂和乳膏剂。但溶液剂不稳定，在贮存和使用过程中因碘易分解、升华使有效碘的含量降低、作用时效短，达不到质量标准。乳膏剂存在药量控制困难，对创面刺激性较大。因此在生物医学上如何更好利用碘存在两个主要问题一是碘与各种基材复配物中碘的稳定性问题；ニ是如何控制释放碘的量。虽有大量文献报道壳聚糖有抗菌性，但实际这种抗菌作用不明显。碘分子为非极性分子，与壳聚糖基络合主要是分子间作用力。研究发现，无论在非极性溶剂中(碘以I2分子形式存在)和水中(碘溶于碘化钾生成13_离子)碘与壳聚糖均不能生成稳定的络合物， 说明它们之间分子间作用カ较小。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种季铵化壳聚糖络合碘的医用抗菌膜的制备方法，所制备的产品具有一定的机械强度、柔软性、吸水性好， 同时碘能均匀分散、稳定性好，壳聚糖基能使碘控释缓慢释放，起到保护创面減少单质碘的刺激作用。同时释放出的单质碘处于纳米级水平上，提高其抑菌和抗病毒功效。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，包括以下步骤(I)在壳聚糖结构单元的羟基或氨基上分別接入季铵盐，制备得到季铵化壳聚糖衍生物；(2)将季铵化壳聚糖衍生物、明胶或聚こ烯醇共混膜浸泡于单质碘溶液中，浸泡时间为4 6h，得到季铵化壳聚糖/明胶或聚こ烯醇吸附或络合碘的抗菌膜。步骤(I)采用以下步骤将壳聚糖溶于醋酸溶液，加入占总体积50%的无水こ醇稀释，搅拌下加入醛，反应温度控制在35 45°C，反应3 4h，得到均匀乳白色液体，滴加 NaOH溶液于上述乳液中，搅拌直至产生白色絮状沉淀，过滤得到白色固体于索氏提取器无水こ醇提取24h，30 60°C真空干燥得壳聚糖醛希夫碱，将壳聚糖醛希夫碱在有机溶剂中溶胀8 12h，加入季铵盐单体，反应温度为40 60°C，反应3 6h，用盐酸/こ醇溶液悬浮处理后，用NaOH溶液调节pH = 7. 0，滤出的固体用こ醇、丙酮洗涤，40 60で真空干燥后制备得到C6羟基季铵化壳聚糖衍生物。所述的壳聚糖的粘均相对分子质量为3万 30万；所述的醛为戊ニ醛或苯甲醛， 壳聚糖与醛的摩尔比为I : (2 4);所述的有机溶剂为环己烷、叔丁醇、吡啶或氯仿；所述的季铵盐单体为ニこ氨基氯こ烷盐酸盐或三氯ニ羟丙基三甲基氯化铵，壳聚糖醛希夫碱与季铵盐单体的摩尔比为I : (2 6)。步骤(I)还可以采用以下步骤将壳聚糖加入有机溶剂中溶胀2 4h，加入NaOH 溶液碱化2 4h后升温50 70°C，加入季铵盐单体，反应3 6h后用盐酸调pH = 7. 0， 过滤，固体用无水こ醇于索氏提取器提取10 12h，40 60°C真空干燥后制备得到壳聚糖羟基和氨基上分別接枝的季铵化壳聚糖衍生物。所述的壳聚糖的粘均相对分子质量为3万 30万；所述的有机溶剂为丙醇、异丙醇或吡啶；所述的季铵盐单体为ニこ氨基氯こ烷盐酸盐或三氯ニ羟丙基三甲基氯化铵，壳聚糖与季铵盐单体的摩尔比为I : (2 6)。所制备的季铵化壳聚糖衍生物在弱酸性条件下极易形成季铵盐，增加其自身的生物活性，同时较易和单质碘形成稳定的络合物，可进ー步加工为抗菌膜的核心材料。同时由于在壳聚糖上接枝铵盐，进ー步增强了其水溶性，易制备具有一定黏性的水溶胶，与其他可溶性高分子材料共混可制备聚合物凝胶络合碘的网络体系。步骤⑵采用以下步骤a、将单质碘溶于的KI溶液中，用稀的醋酸或稀盐酸调pH在3. 5 5. 5之间，加入体积分数为50%的有机溶剂，加入表面活性剤，高速乳化使表面活性剂与碘均匀分散，再加入季铵化壳聚糖衍生物于上述碘液中，以800 1000r/min转速乳化3 6h,制得季铵化壳聚糖络合碘的复合物，其中单质碘的质量分数在4 6% ;b、将上述季铵化壳聚糖络合碘的复合物与聚こ烯醇或明胶共混，于30°C 60°C 温度范围充分搅拌2 4h，共混液在模具中成膜，可通过冷冻干燥、红外干燥或自然晾干制备得到季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜，其中单质碘的质量分数在5% 15%之间。所述的有机溶剂为こ醇、异丙醇或叔丁醇；所述的表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵或十二醇聚氧こ烯基醚，表面活性剂与单质碘的质量比为 I : 0.1 I : 0.3，所述的季铵化壳聚糖衍生物与单质碘的质量比为3. 5 I 5. 5 I ； 所述的季铵化壳聚糖络合碘的复合物与聚こ烯醇或明胶的体积比为0. 2 : I 0.5 : I。步骤⑵还可以采用以下步骤a、将季铵盐壳聚糖衍生物溶于质量分数为2% 5%的醋酸或盐酸溶液中，加入聚こ烯醇或明胶，以400 800r/min充分搅拌2 4h,注入模具中成膜,用蒸懼水冲洗至中性，然后红外干燥或自然晾干得到共混膜；b、将单质碘溶于有机溶剂中得到碘液，将上述制备的共混膜浸泡在碘液中4 6h，取出后可直接封存，共混膜通过季铵盐壳聚糖吸附或络合碘，制备得到季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜，抗菌膜中单质碘的质量分数在5% 15%之间。所述的有机溶剂为こ醇、丙醇、异丙醇或石油醚中的两种或两种以上混合溶剂；季铵盐壳聚糖衍生物与聚こ烯醇或明胶的质量比为I : I I : 4，碘液的质量分数在8% 10%。季铵化壳聚糖膜的制备方法是通过改性的季铵盐壳聚糖衍生物具有较好的水溶性，且其生物活性较壳聚糖有很大的改观。同时聚こ烯醇和明胶均是最常用的生物医用高分子材料，能与季铵化壳聚糖衍生物共混，有助于成膜，并且易加工成型。其技术特点在于通过改变共混物的质量分数和控制共混温度，可获得性能不同的膜，以满足各种产品的需求。由于共混膜中的季铵盐壳聚糖带正电荷，増加了分子链间静电斥力，使得交联网络增大，膜的吸液速率増大，吸水量也増加。同时季铵盐壳聚糖减弱了共混膜中分子之间的氢键作用，形成的膜致密性下降，所以透气系数増大，水蒸汽透过率増加。季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜技术是通过季铵化壳聚糖络合碘的复合物直接共混制备含碘膜或先制备季铵化壳聚糖衍生物的共混膜再吸附(络合)碘制备含碘膜，其共同点是由于有季铵盐的存在，单质碘分散性好，达到理想的稳定性，膜中单质碘的质量分数均可通过季铵盐壳聚糖衍生物质量分数的改变来确定。同时由于单质碘的加入，改变了膜的物理性能和机械性能，使制膜过程更方便成型。通过光学显微镜和扫描电镜观察，这类含碘抗菌膜表面相对粗糙，颗粒大小分布均匀，单质碘以纳米粒子形态排布于抗菌膜上。使得季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜具有较强的抑菌作用。抗菌膜中单质碘含量的測定采用碘量法，定量称取0. 5000g左右剪切好的碘膜置于250mL碘量瓶中，加入已标定的IOOmL Na2S2O3溶液，磁力搅拌2 4h，抽滤瓶过滤得上层清液，注入碱式滴定管中，移取25mL基准物KIO3溶液于250mL碘量瓶中，加入5mLKI和5mL
0.5mol/L硫酸溶液，以淀粉为指示剂，滴定至无色。根据滴定消耗Na2S2O3溶液体积计算出抗菌膜中单质碘的质量分数。季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的抑菌性是通过抑菌圈法(MIC)测试，所采取的阴性细菌为大肠杆菌，阳性细菌为金黄色葡萄球菌。具体测试方法为将大肠杆菌或金黄色葡萄球菌的菌液分散到未固化的培养基内，摇匀，菌浓度约为108Cells/mL(El)。取其中30mL 趁热装到直径为12cm的培养皿中，常温冷却固化。将El稀释10倍(E2)制得E2所需平板。将待测碘膜制成直径为IOmm的圆片，紫外杀菌30min。分别将碘膜贴附于平板不同位置。平板放入37°C恒温箱中培养24h，观察细菌的生长情况，測量抑菌圈直径。季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜水蒸气透过率、吸水率以及机械力学性能测试如下将广ロ瓶内装上一定量的蒸馏水，用碘膜封于瓶ロ，对照瓶不封ロ，根据24h两瓶失水量计算透气率；将碘膜放入无水氯化钙的干燥器中，间隔3h称重直到恒重为止。再将干燥恒重的膜试样浸入到蒸馏水中，Imin后将材料取出，用滤纸将表面水吸除后称重，计算吸水率；按照GB1040-70标准方法于拉カ试验机测试抗菌膜的拉伸强度和断裂伸长率。与现有技术相比，本发明是在壳聚糖结构单元羟基和氨基上接枝季铵盐，合成季铵化壳聚糖衍生物，在弱酸性溶液中，这种衍生物季铵盐带正电荷，对分子体积大、易变性的单质碘具有很强的吸引作用。由于季铵盐分散在高分子壳聚糖结构单元上，对碘的吸附 (络合)可以分散碘，使单质碘不会形成团聚，減少对创面刺激的副作用。因此将碘负载在季铵化壳聚糖衍生物上，加入一定比例天然高分子敷料共混制备成膜，有效解决了碘的分散性和稳定性难题。这类含碘抗菌膜对碘的释放起到缓释作用，且释放出的单质碘处在纳米级水平上，具有良好的穿透细胞壁的效果，进而攻击细胞内壁靶位，使含碘抗菌膜具有特异的抑菌、抗病毒和人体组织修复等功能。由于壳聚糖在水中不溶解，而季铵化壳聚糖在水中溶解度増大，在成膜过程中所用的聚こ烯醇和明胶等高分子均含有大量的游离羟基和羧基，能形成分子内和分子间氢键，具有较强的物理化学稳定性。这些高分子化合物无色、无毒、成膜性好、无刺激性，是性能优良的生物医用高分子材料。季铵化壳聚糖络合碘的复合物能很好的与这些敷料复合， 所制备的含碘抗菌膜手感性好，力学和透气性均得到很大提高，储存和使用方便，是ー类理想的抗菌、消炎和促进伤ロ愈合的医用抗菌膜产品。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。实施例I取I份壳聚糖(黏均分子量3万 30万区间)溶解于质量分数3% 5%的醋酸或盐酸溶液中，加入体积比为30% 50%的无水こ醇稀释。室温下加入壳聚糖质量3 6 倍的戊ニ醛或苯甲醛搅拌反应3 6h得到均一乳白色液体。加入5mol/L的氢氧化钠溶液于上述乳液中，搅拌直至产生白色絮状沉淀，静置过滤得白色固体，于索氏提取器中无水こ 醇提取24h，40 60°C真空干燥得壳聚糖醛希夫碱。将壳聚糖醛希夫碱在吡啶/氯仿混合溶剂中溶胀8 12h，加入壳聚糖醛希夫碱质量I. 5 3. 0倍的季铵盐単体(ニこ氨基氯こ 烷盐酸盐、三氯ニ羟丙基三甲基氯化铵)，搅拌反应12 24h，过滤得固体产物于盐酸/乙醇溶液中悬浮处理8 12h。用I. Omol/L氢氧化钠调节pH到中性，抽滤得沉淀物用无水こ 醇和丙酮反复洗涤，40 60°C真空干燥得C6位接枝季铵化壳聚糖衍生物产品(AS-CTS)。实施例2取I份壳聚糖(黏均分子量3万 30万区间)放入こ醇/异丙醇混合溶剂中溶胀2 4h，按壳聚糖质量比氢氧化钠质量I : 0.1到I : 0.3比例加入5. Omol/L氢氧化钠溶液碱化2 4h。体系升温到50 70°C后加入壳聚糖质量3 6倍的季铵盐单体(ニ乙氨基氯こ烷盐酸盐、三氯ニ羟丙基三甲基氯化铵)。搅拌3 6h出料，料浆用质量分数为 10%的盐酸调节pH= 7.0后静置，抽滤得固体粗产品。粗产品于索氏提取器上无水こ醇抽提8 12h，40 60°C真空干燥得到壳聚糖C2位氨基和C6位羟基上分別接枝的季铵盐壳聚糖衍生物产品(AST-CTS)。实施例3将I份单质碘溶在与其物质量比为0. 9 : I的碘化钾溶液中，用质量分数为3% 5%的醋酸调pH值4 5之间。加入总体积5 8倍的异丙醇/叔丁醇混合溶剂,加入与单质碘的质量比为I : 0.1 I : 0. 3的十六烷基三甲基氯化铵，以800 1000r/min的速度乳化搅拌I 2h使表面活性剂与碘均匀分散。将季铵化接枝壳聚糖衍生物(AS-CTS) 按与单质碘质量比为4 I的量称取后加入上述分散体系中，以800 1000r/min的速度乳化搅拌3 6h，制得季铵化壳聚糖络合碘的复合物，为均匀溶液，其中单质碘的质量分数在4. 5% 5. 5%左右。季铵化壳聚糖络合碘的复合物记为AS-CTS-I215实施例4
将I份单质碘溶在与其物质量比为0. 8 I的碘化钾溶液中，用0. lmol/L稀盐酸调pH值4 5之间。加入总体积4 6倍的丙醇/环己烷混合溶剂,加入与单质碘质量比为I : 0. 05 I : 0. I的十二烷基磺酸钠，以800r/min的速度乳化搅拌2h，使表面活性剂与碘分子均匀分散。将季铵化壳聚糖衍生物(AST-CTS)按与单质碘质量比3. 5 I
5.5 I的量称取后加入单质碘的分散体系中，以900r/min的速度搅拌4 6h，制得壳聚糖碘的复合物均匀溶液，记为AST-CTS-I215该复合物中单质碘的质量分数大于5. 0%。实施例5将聚こ烯醇在温度60°C下配成质量分数为5%的水溶液，按体积比I : 0.2 I 0.5加入季铵化壳聚糖络合碘的复合物溶液(AS-CTS-I2)，于60°C以600r/min搅拌Ih， 加入体积比为1% 3%的交联剂戊ニ醛，搅拌2h后倒入模具中成膜。干燥得抗菌膜，膜中单质碘的含量(10±1) %，对大肠杆菌的抑菌圈直径为(41 ± I)mm，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为(45 ± I) mm。抗菌膜的透气率为50 % 60 %;抗菌膜的吸水率为300 % 400 %; 抗菌膜的拉伸强度为46Mpa，断裂伸长率为26%。实施例6将明胶在温度50°C下配成质量分数为8%的水溶液，按体积比I : 0.2 I : 0.5 加入季铵化壳聚糖络合碘的复合物(AST-CTS-I2)溶液，于50°C以600r/min搅拌lh，加入与碘的质量比为0. 5 : I的表面活性剂吐温-80，高速乳化机中600r/min搅拌，加入体积比为1% 3%的交联剂戊ニ醛，搅拌2h后倒入模具中成膜。干燥得季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜，膜中碘的质量分数为(10±1)%;抗菌膜对大肠杆菌的抑菌圈直径为(43±l)mm， 对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为(46±l)mm;抗菌膜的透气率为55% 65% ;吸水率为 250% 350% ;抗菌膜的拉伸强度为45. 74Mpa，断裂伸长率为25. 6%。实施例I将I份季铵化壳聚糖衍生物(AS-CTS)溶解于0. lmol/L的稀盐酸溶液中，明胶在温度50°C下配成质量分数为8%的水溶液。按季铵化壳聚糖衍生物的质量比明胶质量为 I : I I : 3的比例将两溶液混合，于50°C以600r/min充分搅拌lh。加入体积分数为 1% 3%的交联剂戊ニ醛，搅拌2h后倒入模具中成膜。用蒸馏水将膜冲洗成中性晾干。将单质碘溶于こ醇/异丙醇混合溶剂中，所含单质碘质量分数在8% 10%的溶液。将上述制备的共混膜浸泡在碘溶液中6h，取出封存，得到季铵化壳聚糖衍生物吸附 (络合)碘的抗菌膜，其中碘的质量分数在(10±1)% ;抗菌膜对大肠杆菌的抑菌圈直径为(45 ± I) mm，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为(48 ± I) mm ;抗菌膜的透气率为54% 68% ;吸水率为300% 400% ;抗菌膜的拉伸强度为46. 38Mpa，断裂伸长率为26. 7%。实施例8取I份季铵化壳聚糖衍生物(AST-CTS)溶于5%的醋酸溶液中，将聚こ烯醇在温度 60°C下配成质量分数为5%的水溶液。按季铵化壳聚糖衍生物的质量比聚こ烯醇的质量比为I : I I : 4的比例将两溶液混合，于60°C下以800r/min高速搅拌lh，加入体积分数为1% 3%的戊ニ醛交联剂和总质量分数为I %的十二烷基磺酸钠，充分搅拌2 4h，倒入模具中成膜，取出薄膜用蒸馏水冲洗至中性晾干。将单质碘溶于其物质量比为0.9 I的饱和碘化钾溶液中，加入叔丁醇/环己烷混合有机溶剂，配成单质碘的质量分数为8% 10%之间的溶液。将AST-CTS与聚こ烯醇共混膜浸入碘溶液中6h，取出封存，得到季铵盐吸附(络合)碘的抗菌膜。其中碘的质量分数为(10±1)% ;抗菌膜对大肠杆菌的抑菌圈直径为(47± I)mm，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为(49 ± I) mm;抗菌膜的透气率为50% 60% ;吸水率为350% 450% ;抗菌膜的拉伸强度为47. 3Mpa，断裂伸长率为25. 5%。实施例9一种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，包括以下步骤(I)将粘均相对分子质量为3万壳聚糖溶于醋酸溶液，加入占总体积50%的无水 こ醇稀释，搅拌下加入戊ニ醛，壳聚糖与戊ニ醛的摩尔比为I : 2，反应温度控制在35°C，反应4h，得到均匀乳白色液体，滴加NaOH溶液于上述乳液中，搅拌直至产生白色絮状沉淀，过滤得到白色固体于索氏提取器无水こ醇提取24h，30°C真空干燥得壳聚糖醛希夫碱，将壳聚糖醛希夫碱在环己烷中溶胀8 12h，加入ニこ氨基氯こ烷盐酸盐，壳聚糖醛希夫碱与ニこ 氨基氯こ烷盐酸盐的摩尔比为I : 2，反应温度为40°C，反应6h，用盐酸/こ醇溶液悬浮处理后，用NaOH溶液调节pH = 7. 0，滤出的固体用こ醇、丙酮洗涤，40°C真空干燥后制备得到 C6羟基季铵化壳聚糖衍生物；(2)将单质碘溶于的KI溶液中，用稀的醋酸调pH在3. 5，加入体积分数为50%的 こ醇，加入十二烷基磺酸钠表面活性剤，表面活性剂与单质碘的质量比为I : 0.1，高速乳化使表面活性剂与碘均匀分散，再加入季铵化壳聚糖衍生物于上述碘液中，季铵化壳聚糖衍生物与单质碘的质量比为3. 5 1，以800r/min转速乳化6h，制得季铵化壳聚糖络合碘的复合物，其中单质碘的质量分数在4 6% ;将上述季铵化壳聚糖络合碘的复合物与聚こ烯醇共混，季铵化壳聚糖络合碘的复合物与聚こ烯醇或明胶的体积比为0.2 1，于30°C充分搅拌4h，共混液在模具中成膜， 可通过冷冻干燥制备得到季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜，其中单质碘的质量分数在5% 15%之间。实施例10一种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，包括以下步骤(I)将粘均相对分子质量10万的壳聚糖溶于醋酸溶液，加入占总体积50%的无水 こ醇稀释，搅拌下加入苯甲醛，壳聚糖与苯甲醛的摩尔比为I : 4，反应温度控制在45°C，反应3h，得到均匀乳白色液体，滴加NaOH溶液于上述乳液中，搅拌直至产生白色絮状沉淀，过滤得到白色固体于索氏提取器无水こ醇提取24h，60°C真空干燥得壳聚糖醛希夫碱，将壳聚糖醛希夫碱在叔丁醇中溶胀12h，加入三氯ニ羟丙基三甲基氯化铵，壳聚糖醛希夫碱与三氯 ニ羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为I : 6，反应温度为60°C，反应3h，用盐酸/こ醇溶液悬浮处理后，用NaOH溶液调节pH = 7. 0，滤出的固体用こ醇、丙酮洗涤，60°C真空干燥后制备得到C6羟基季铵化壳聚糖衍生物；(2)将单质碘溶于KI的溶液中，用稀盐酸调pH在5. 5，加入体积分数为50%的异丙醇，加入表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵，表面活性剂与单质碘的质量比为I : 0.3， 高速乳化使表面活性剂与碘均匀分散，再加入季铵化壳聚糖衍生物于上述碘液中，季铵化壳聚糖衍生物与单质碘的质量比为5. 5 1，以1000r/min转速乳化3h，制得季铵化壳聚糖络合碘的复合物，其中单质碘的质量分数在4 6% ;将上述季铵化壳聚糖络合碘的复合物与明胶共混，季铵化壳聚糖络合碘的复合物与聚こ烯醇或明胶的体积比为0.5 1，于60°C充分搅拌2h，共混液在模具中成膜，可通过红外干燥制备得到季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜，其中单质碘的质量分数在5% 15%之间。实施例11一种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，包括以下步骤(I)将粘均相对分子质量15万的壳聚糖加入丙醇中溶胀2h，加入NaOH溶液碱化 2h后升温50°C，加入ニこ氨基氯こ烷盐酸盐，壳聚糖与ニこ氨基氯こ烷盐酸盐的摩尔比为 I 2，反应3h后用盐酸调pH = 7.0，过滤，固体用无水こ醇于索氏提取器提取10h，40°C真空干燥后制备得到壳聚糖羟基和氨基上分別接枝的季铵化壳聚糖衍生物；(2)将季铵盐壳聚糖衍生物溶于质量分数为2%的醋酸溶液中，加入聚こ烯醇，季铵盐壳聚糖衍生物与聚こ烯醇的质量比为I : 1，以400r/min充分搅拌4h，注入模具中成膜，用蒸馏水冲洗至中性，然后红外干燥得到共混膜；b、将单质碘溶于こ醇和丙醇构成的混合有机溶剂中得到碘液，碘液的质量分数在8%，将上述制备的共混膜浸泡在碘液中4h，取出后可直接封存，共混膜通过季铵盐壳聚糖吸附或络合碘，制备得到季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜，抗菌膜中单质碘的质量分数在 5%~ 15%之间。实施例12一种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，包括以下步骤(I)将粘均相对分子质量为30万的壳聚糖加入有机溶剂中溶胀4h，加入NaOH溶液碱化4h后升温70°C，加入三氯ニ羟丙基三甲基氯化铵，壳聚糖与三氯ニ羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为I : 6,反应6h后用盐酸调pH = 7. 0,过滤，固体用无水こ醇于索氏提取器提取12h，60°C真空干燥后制备得到壳聚糖羟基和氨基上分別接枝的季铵化壳聚糖衍生物；(2)将季铵盐壳聚糖衍生物溶于质量分数为5%的盐酸溶液中，加入明胶，季铵盐壳聚糖衍生物与明胶的质量比为I : 4，以800r/min充分搅拌2h，注入模具中成膜，用蒸馏水冲洗至中性，然后自然晾干得到共混膜；将单质碘溶于丙醇、石油醚混合溶剂中得到碘液，碘液的质量分数在10%，将上述制备的共混膜浸泡在碘液中6h，取出后可直接封存，共混膜通过季铵盐壳聚糖吸附或络合碘，制备得到季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜，抗菌膜中单质碘的质量分数在5% 15%之间。所制备的抗菌膜具有强的吸水性、柔软性、透气率和一定強度的机械性能，季铵化壳聚糖吸附(络合)碘的抗菌膜，碘分布均匀、稳定性好，利用抑菌环法(MIC)测其对大肠杆菌的抑菌为高度敏感，对金黄色葡萄球菌的抑菌为高度敏感，其中碘的质量分数在5% 15%之间。两类含碘抗菌膜密封保存6 12个月，碘的质量分数没有明显变化。碘的质量分数可通过调节膜中季铵化壳聚糖衍生物的质量分数进行控制。同时在不同温度下，膜中碘的释放速率不同，温度愈高，碘的释放速率愈快。因此季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜可通过调节共混膜中各物质的质量分数和温度来控制碘分子的释放。制备得到的季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜可制备各种形态的抑菌、消炎医用膜，能充分体现壳聚糖基和碘的双重功效。
权利要求
1.一种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)在壳聚糖结构单元的羟基或氨基上分別接入季铵盐，制备得到季铵化壳聚糖衍生物；(2)将季铵化壳聚糖衍生物、明胶或聚こ烯醇的共混膜浸泡于单质碘溶液中，浸泡时间为4 6h，得到季铵化壳聚糖/明胶或聚こ烯醇吸附或络合碘的抗菌膜。
2.根据权利要求I所述的ー种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，其特征在于，步骤(I)采用以下步骤将壳聚糖溶于醋酸溶液，加入占总体积50%的无水こ醇稀释， 搅拌下加入醛，反应温度控制在35 45°C，反应3 4h，得到均匀乳白色液体，滴加NaOH溶液于上述乳液中，搅拌直至产生白色絮状沉淀，过滤得到白色固体于索氏提取器无水こ醇提取24h，30 60°C真空干燥得壳聚糖醛希夫碱，将壳聚糖醛希夫碱在有机溶剂中溶胀8 12h，加入季铵盐单体，反应温度为40 60°C，反应3 6h，用盐酸/こ醇溶液悬浮处理后， 用NaOH溶液调节pH = 7. 0，滤出的固体用こ醇、丙酮洗涤，40 60°C真空干燥后制备得到 C6羟基季铵化壳聚糖衍生物。
3.根据权利要求2所述的ー种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，其特征在于，所述的壳聚糖的粘均相对分子质量为3万 30万；所述的醛为戊ニ醛或苯甲醛，壳聚糖与醛的摩尔比为I : (2 4);所述的有机溶剂为环己烷、叔丁醇、吡啶或氯仿；所述的季铵盐单体为ニこ氨基氯こ烷盐酸盐或三氯ニ羟丙基三甲基氯化铵，壳聚糖醛希夫碱与季铵盐单体的摩尔比为I : (2 6)。
4.根据权利要求I所述的ー种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，其特征在于，步骤(I)还可以采用以下步骤将壳聚糖加入有机溶剂中溶胀2 4h，加入NaOH溶液碱化2 4h后升温50 70°C，加入季铵盐单体，反应3 6h后用盐酸调pH = 7. 0，过滤， 固体用无水こ醇于索氏提取器提取10 12h，40 60°C真空干燥后制备得到壳聚糖羟基和氨基上分別接枝的季铵化壳聚糖衍生物。
5.根据权利要求4所述的ー种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，其特征在于，所述的壳聚糖的粘均相对分子质量为3万 30万；所述的有机溶剂为丙醇、异丙醇或吡啶；所述的季铵盐单体为ニこ氨基氯こ烷盐酸盐或三氯ニ羟丙基三甲基氯化铵，壳聚糖与季铵盐单体的摩尔比为I : (2 6)。
6.根据权利要求I所述的ー种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，其特征在于，步骤(2)采用以下步骤a、将单质碘溶于的KI溶液中，用稀的醋酸或稀盐酸调pH在3.5 5. 5之间，加入体积分数为50%的有机溶剂，加入表面活性剤，高速乳化使表面活性剂与碘均匀分散，再加入季铵化壳聚糖衍生物于上述碘液中，以800 1000r/min转速乳化3 6h,制得季铵化壳聚糖络合碘的复合物，其中单质碘的质量分数在4 6% ;b、将上述季铵化壳聚糖络合碘的复合物与聚こ烯醇或明胶共混，于30°C 60°C温度范围充分搅拌2 4h，共混液在模具中成共混膜，可通过冷冻干燥、红外干燥或自然晾干制备得到季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜，其中单质碘的质量分数在5% 15%之间。
7.根据权利要求6所述的ー种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为こ醇、异丙醇或叔丁醇；所述的表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵或十二醇聚氯こ烯基醚，表面活性剂与单质碘的质量比为I : 0. I I 0. 3，所述的季铵化壳聚糖衍生物与单质碘的质量比为3. 5 I 5. 5 I ;所述的季铵化壳聚糖络合碘的复合物与聚こ烯醇或明胶的体积比为0.2 I 0.5 I。
8.根据权利要求I所述的ー种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，其特征在于，步骤(2)还可以采用以下步骤a、将季铵盐壳聚糖衍生物溶于质量分数为2% 5%的醋酸或盐酸溶液中，加入聚こ 烯醇或明胶，以400 800r/min充分搅拌2 4h,注入模具中成膜,用蒸懼水冲洗至中性, 然后红外干燥或自然晾干得到共混膜；b、将单质碘溶于有机溶剂中得到碘液，将上述制备的共混膜浸泡在碘液中4 6h，取出后可直接封存，共混膜通过季铵盐壳聚糖吸附或络合碘，制备得到季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜，抗菌膜中单质碘的质量分数在5% 15%之间。
9.根据权利要求8所述的ー种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为こ醇、丙醇、异丙醇或石油醚中的两种或两种以上混合溶剂；季铵盐壳聚糖衍生物与聚こ烯醇或明胶的质量比为I : I I : 4，碘液的质量分数在8% 10%。
全文摘要
本发明涉及一种制备季铵化壳聚糖络合碘的抗菌膜的方法，在壳聚糖结构单元的羟基或氨基上接入季铵盐，制备得到的季铵化壳聚糖衍生物与明胶或聚乙烯醇共混膜浸泡于单质碘溶液中，浸泡时间为4～6h，得到季铵化壳聚糖/明胶或聚乙烯醇吸附或络合碘的抗菌膜，或将季铵化壳聚糖衍生物直接与单质碘制备成季铵盐壳聚糖碘复合物，与明胶或聚乙烯醇混合制备含碘的共混抗菌膜。本发明能够提高壳聚糖的水溶性和生物活性，利用季铵盐基团与碘分子的亲和性稳定络合单质碘，依据人体不同部位可直接与其他材料复合，壳聚糖基对人体创伤有止血、消炎和组织修复功能，减小碘对伤口的刺激作用，控制碘的释放，壳聚糖基和碘的双重功效为创面提供理想的治愈环境。
文档编号C08K3/02GK102604141SQ201210050268
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者丁德润 申请人:上海工程技术大学