一种载银低分子量壳聚糖复合微球抗菌剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于抗菌新材料制备技术领域，尤其涉及一种载银低分子量壳聚糖复合微球抗菌剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]低分子量壳聚糖具有良好的生物相容性和降解性，水溶性大，在微环境中具有超强的抑菌作用和显著的保湿吸湿能力，且无毒副作用。但壳聚糖作为抑菌剂存在耐热性能不足和易洗脱等缺陷，采用有机和无机抑菌剂复配，既可弥补壳聚糖的不足，也有利于包埋无机抑菌剂的毒性，且在复配体系中，有机、无机抑菌剂的固有抑菌活性会显著提高。
[0003]纳米银容易与外来原子结合而释放银离子，具有抑菌范围广、持续杀菌时间长等优点。纳米银与壳聚糖分子中的氨基和羟基发生络合反应的活性较强，与壳聚糖复合后，可均匀而稳定地分散于壳聚糖基体中，其高效的抗菌活性、无毒性和耐药性可以有效提高壳聚糖抗菌剂的抑菌性能及环境适应性。
[0004]王德松等采用原位法和液相化学还原法制备出银/低分子量壳聚糖和银/低分子量壳聚糖/聚吡咯复合胶乳抗菌剂，经抗菌测试发现两种复合胶乳对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用均明显高于单一的低分子量壳聚糖抗菌剂(复合材料学报，2014，31 (5):1250-1257)。然而，银/低分子量壳聚糖复合胶乳由于银粒子裸露在胶乳表面，瞬间抑菌活性强，长效抗菌性能却随着纳米银粒子的团聚而明显下降。若将银与表面积较大的壳聚糖微球材料复合，使银粒子均匀分散并包裹于交联壳聚糖分子的网状结构中，纳米银释放为银离子则较为缓慢，能够达到长久抑菌的效果。因此，载银低分子量壳聚糖复合微球可成为长效抑菌的高活性复合抗菌剂。
[0005]目前，研究人员发现的壳聚糖交联成球的主要方法有:
[0006]1.化学交联法:大分子链在光、热或交联剂等作用下通过化学键联结起来，形成网状或体形结构高分子。Zhang等以戊二醛作交联剂，制备出N-半乳糖壳聚糖包埋血清蛋白BSA微球。壳聚糖微球对被包埋物释放缓慢，在释放过程中极少出现瞬间释放速率极快的现象(Carbohydrate Polymers, 2008,72: 390-397)。然而，Genta认为戊二酸等有毒交联剂会使壳聚糖原有的生物黏附性受损(Carbohydrate Polymers, 1998,36:81-88)。
[0007]2.喷雾干燥法:将料液雾化成微小的液滴，再与热风接触，瞬间蒸发溶剂形成粉体。由于壳聚糖微球是在空气中干燥制备的，往往成多孔结构，包埋物释放快，此法不适用于缓释体系(Journal of Pharmacy and Pharmacology, 2003,55(7): 921-931) 0
[0008]3.复凝聚法:向壳聚糖稀酸溶液中滴加凝聚剂，降低壳聚糖溶解度，从而使壳聚糖从稀酸溶液中析出。此法受体系中的PH值影响较大。Vanden等用复凝聚法制备出负载牛血清蛋白的海藻酸钠-壳聚糖微球，发现其仅在中性条件下才具有较高的释放率(Journal ofContro 11 ed Re I eas e，2001，77 (3): 297-307)，应用领域受到限制。
[0009]4.乳化分散法:在两种不相溶的液体中加入适量表面活性剂形成乳状液，经交联剂固化得到聚合物微球。壳聚糖表面的亲水性低，微球易受到体系壳聚糖和被包埋物质的浓度、pH值等因素的改变而发生凝聚(Polymer Internat1nal, 2002,48:247)，所得微球粒径较小，但粒度分布较宽。
[0010]5.离子交联法:大分子链在离子交联剂作用下通过化学键联结起来，形成网状或体形结构高分子。此法的优点是制备过程中不使用毒性较大的有机溶剂，但微球粒径较大。Z e n g等以三聚磷酸钠制备了壳聚糖微球，测试发现微球平均粒径为2 Oμ???3 O μ??(Internat1nal Journal of Pharmaceutics，2011,421:283-290)。而作为抑菌剂，如此大尺寸粒径的微球很难进入菌细胞的细胞壁而杀灭细菌。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于提供一种载银低分子量壳聚糖复合微球抗菌剂及其制备方法，本发明提供的载银低分子量壳聚糖复合微球抗菌剂。
[0012]本发明提供了一种载银低分子量壳聚糖复合微球抗菌剂的制备方法，包括以下步骤:
[0013](a)将低分子量壳聚糖的乙酸溶液与硝酸银水溶液混合，得到透明溶胶；
[0014](b)将步骤a)得到的透明溶胶与香草醛的乙醇水溶液混合，得到复合胶乳；
[0015](C)将失水山梨醇单油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚混合后与液体石蜡混合，形成乳液;将步骤(b)得到的复合胶乳与所述乳液混合，得到银/低分子量壳聚糖乳液；
[0016](d)向所述步骤(C)得到的银/低分子量壳聚糖乳液中加入三聚磷酸钠进行交联固化，破乳、洗涤、真空干燥后得到载银低分子量壳聚糖复合微球抗菌剂。
[0017]本发明以低分子量壳聚糖为原料，将低分子量壳聚糖乙酸溶液、硝酸银水溶液及香草醛乙醇溶液混合形成复合溶胶;再以石蜡为连续相，失水山梨醇单油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚为复合乳化剂，银/低分子量壳聚糖溶胶为单体、三聚磷酸钠为交联剂配制乳液体系进行乳化交联，最后经洗涤干燥得到银/低分子量壳聚糖复合微球抗菌剂。本发明以低分子量壳聚糖为原料，可使纳米银粒子进入微球内部，从而明显提高复合抗菌剂的抗菌活性，所得抗菌剂具有广谱的杀菌性，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌均具有高效的致死率。
[0018]本发明以低分子量壳聚糖为原料制备微球并负载纳米银，所述低分子量壳聚糖的粘均分子量优选为3.0 X 15?8.0XlO5,更优选为3.0 X 15?6.0 X 15。本发明对所述低分子量壳聚糖的来源没有限制，可以按照以下方法制备:
[0019]al)壳聚糖的乙酸溶液与双氧水混合，加热搅拌反应后用碱液沉淀，得到低分子量壳聚糖。
[0020]所述步骤al)中，所述壳聚糖的乙酸溶液中壳聚糖的浓度为20g/L?60g/L;所述壳聚糖的脱乙酰度为90%。具体而言，本发明首先配置浓度为10g/L?20g/L的乙酸水溶液，然后将脱乙酰度为90%的壳聚糖溶于所述乙酸水溶液中，得到浓度为20g/L?60g/L的壳聚糖乙酸溶液。
[0021]所述步骤al)中，所述双氧水的质量浓度为30%;所述壳聚糖的乙酸溶液和所述双氧水的体积比优选为50: (4?20)，更优选为50: (6?16)。
[0022]本发明将双氧水加入到壳聚糖乙酸溶液中，加热搅拌反应使壳聚糖在双氧水的作用下降解，所述加热搅拌的温度为50°C?70°C，所述加热搅拌的时间为Ih?5h。
[0023]降解反应完毕后，向得到的反应产物中加入碱液，使低分子量壳聚糖沉淀出来。在本发明中所述碱液为质量浓度为20%的氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液和壳聚糖乙酸溶液的体积比为(20?60): 50。
[0024]将得到的沉淀物洗涤、干燥至恒重，即可得到低分子量壳聚糖。
[0025]本发明将低分子量壳聚糖的乙酸溶液与硝酸银水溶液混合，得到透明溶胶，然后与香草醛的乙醇水溶液混合，得到复合胶乳。
[0026]在本发明中，所述低分子量壳聚糖的乙酸溶液中低分子量壳聚糖的浓度为20g/L?50g/L，首先配置浓度为10g/L?20g/L的乙酸水溶液，然后将低分子量壳聚糖溶于所述乙酸水溶液中，得到浓度为20g/L?50g/L的低分子量壳聚糖乙酸溶液。
[0027]所述硝酸银水溶液的浓度为0.lmol/L?0.3mol/L，优选为硝酸银的饱和水溶液。
[0028]本发明优选向低分子量壳聚糖乙酸溶液中逐滴滴加硝酸银溶液，使所述硝酸银和所述低分子量壳聚糖的质量比为4?15:100，搅拌至均匀，得到透明溶胶。
[0029]得到透明溶胶后，向其中逐滴滴加香草醛的乙醇水溶液，搅拌后得到银/低分子量壳聚糖复合胶乳。在本发明中，所述香草醛的乙醇水溶液中香草醛的浓度为50g/L;所述乙醇和水的体积比为2:1。逐滴滴加香草醛的乙醇水溶液，使所述香草醛和所述硝酸银的摩尔比为I?9:1，搅拌Ih?2h后得到银/低分子量壳聚糖复合胶乳。
[0030]得到银/低分子量壳聚糖复合胶乳后，将其与乳液混合，得到银/低分子量壳聚糖乳液。所述乳液按照以下方法制备:
[0031]将失水山梨醇单油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚混合后与液体石蜡混合，形成乳液。
[0032]其中，所述失水山梨醇单油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为3:1;所述失水山梨醇单油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚的总质量与所述液体石蜡的体积的比例为5g?1g:100mL。首先将失水山梨醇单油酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚混合得到复合乳化剂，然后与液体石蜡混合得到乳液。
[0033]本发明优选在氮气保护下将复合胶乳与所述乳液混合，混合后，所述复合胶乳的浓度为20?50g/L，搅拌均匀后得到银/低分子量壳聚糖乳液。所述搅拌的时间优选为30mino
[0034]得到银/低分子量壳聚糖乳液后，向其中加入三聚磷酸钠进行交联固化，破乳、洗涤、真空干燥后得到载银低分子量壳聚糖复合微球抗菌剂。其中，所述三聚磷酸钠的质量与所述液体石錯的体积的比例为2g?I Og:1 OOmL，优选为4g?8g:1 OOmL。所述交联固化的温度为60°C，所述交联固化的时间为2h?5h，优选为4h?5h。
[0035]本发明还提供了一种载银低分子量壳聚糖复合微球抗菌剂，包括由