(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 106380609 A(43)申请公布日 2017.02.08
(21)申请号 201610835824.X(22)申请日 2016.09.19
(71)申请人 天津科技大学
地址 300457 天津市经济技术开发区第十
三大街29号(72)发明人 褚立强 王海松 (51)Int.Cl.
C08J 3/075(2006.01)C08L 5/08(2006.01)C08K 3/28(2006.01)C08K 3/16(2006.01)C08B 37/08(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
(54)发明名称
一种抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶及其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征是包括如下步骤：(1)羧甲基壳聚糖的制备(2)将羧甲基壳聚糖与过渡金属离子通过离子络合反应结合制得抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶。该方法具有体系简单、反应迅速以及凝胶可塑性高等优点，同时，由于体系中的羧甲基壳聚糖与过渡金属离子都具有良好的杀菌效果，从而达到了双重杀菌的目的。与传统的小分子抗菌剂的不同，实现了更加广谱的抗菌活性。
CN 106380609 ACN 106380609 A
权 利 要 求 书
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1.一种抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶，其特征在于，制备方法按以下步骤进行：(a)羧甲基壳聚糖的制备
将壳聚糖加入20％(重量比)的氢氧化钠水溶液中搅拌一段时间，随后逐步加入氯乙酸，在40℃的条件下连续搅拌反应2h。反应结束后，用10％(体积比)乙酸水溶液将混合液pH调至中性，并加入70％(体积比)甲醇水溶液。随后过滤，并用无水甲醇充分洗涤，最后将得到的产物置于55℃的真空烘箱干燥8h即得羧甲基壳聚糖。
(b)超分子水凝胶的制备
将羧甲基壳聚糖加入1％(体积比)的乙酸水溶液中，制成1-2％(重量比)的羧甲基壳聚糖混合溶液。再往羧甲基壳聚糖混合溶液中加入0.1mol/L～0.5mol/L的氢氧化钠水溶液，并摇荡均匀。得到新的羧甲基壳聚糖混合溶液，随后往其加入0.1mol/L～0.5mol/L的含过渡金属离子的溶液，就能十分快速的得到络合有过渡金属离子的抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶。
2.根据权利要求1所述抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于：所述羧甲基壳聚糖的分子量在1～5万。
3.根据权利要求1所述抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于：所述过渡金属离子为锌离子、铜离子以及银离子等。
4.根据权利要求1所述抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于：凝胶过程十分快速，凝胶时间很短。
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CN 106380609 A
说 明 书
一种抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶及其制备方法
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技术领域[0001]本发明涉及一种络合过渡金属离子的羧甲基壳聚糖抗菌水凝胶及其快速制备的方法，属于生物医用凝胶技术领域。背景技术[0002]传统的抗菌材料主要是通过在材料本体或者其表面引入各种小分子抗菌剂(如抗生素、杀菌剂等)来获得抗菌性能。但由于这些小分子抗菌剂通常具有特异性且又容易诱导细菌产生抗药性。因此，发展具有广谱活性抗菌材料显得尤为的重要。抗菌水凝胶因为其优良的性能，被广泛应用于生物医用材料领域。其中，相比化学交联反应制得的水凝胶，超分子水凝胶能够由低分子量的组分通过分子之间的非键合作用(如氢键、离子相互作用等)获得。从而使得水凝胶的制备过程变得更容易和直接。[0003]甲壳素是一种主要从甲壳类动物外壳中获得的多糖，它经过脱乙酰化处理后，便能获得另一种比较常见的阳离子多糖——壳聚糖。壳聚糖因为其良好的生物相容性、生物降解性能以及抗菌性能而被广泛应用生物医药领域。但由于壳聚糖难溶于水，使得它的实际应用受到了很大的。而羧甲基壳聚糖作为壳聚糖的一种重要衍生物，因为其具有大量的羧基和羟基，使得羧甲基壳聚糖成为一种更易水溶的壳聚糖衍生物。[0004]相比较于壳聚糖，采用更好水溶性、生物相容性以及降解性能的羧甲基壳聚糖来制备超分子水凝胶具有更大的优势。同时，羧甲基壳聚糖作为壳聚糖的一种重要衍生物，它的抗菌性能也是十分重要的性质。有研究表明羧甲基壳聚糖相对于壳聚糖的抗菌性能有所提高。同时，由于壳聚糖及其衍生物的分子中含有大量的羟基和氨基，易交联形成具有吸附能力的网状结构。使得壳聚糖及其衍生物成为制备生物医疗用途水凝胶的重要原材料。目前，由羧甲基壳聚糖制备的水凝胶材料已被广泛应用于药物递送、组织工程以及创伤敷料等生物医疗领域。[0005]将金属原子或离子引入聚合物是获得具有更优良性能的改性聚合物的重要方法。同样地，有研究尝试将金属离子引入到聚合物的网状结构中，获得了综合性能更好的超分子水凝胶。另外，一些金属离子具有一些特殊的性能，例如银离子的广谱杀菌特性。将其与聚合物结合得到复合材料更能满足生物医疗上的需要。
发明内容[0006]本发明的目的在于提供一种新型的抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶及其快速制备的方法。[0007]本发明的技术原理[0008]利用羧甲基壳聚糖作为制备水凝胶的聚合物部分，在适宜的pH条件下，与作为交联剂部分的过渡金属离子发生离子络合反应，能十分快速的得到抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶。[0009]为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：
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说 明 书
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(1)羧甲基壳聚糖的制备
[0011]将壳聚糖加入20％(重量比)的氢氧化钠水溶液中搅拌一段时间，随后逐步加入氯乙酸，在40℃的条件下连续搅拌反应2h。反应结束后，用10％(体积比)乙酸水溶液将混合液pH调至中性，并加入70％(体积比)甲醇水溶液。随后过滤，并用无水甲醇充分洗涤，最后将得到的产物置于55℃的真空烘箱干燥8h即得羧甲基壳聚糖。[0012](2)超分子水凝胶的制备[0013]将羧甲基壳聚糖加入1％(体积比)的乙酸水溶液中，制成1-2％(重量比)的羧甲基壳聚糖混合溶液。再往羧甲基壳聚糖混合溶液中加入氢氧化钠水溶液，并摇荡均匀。得到新的羧甲基壳聚糖混合溶液，随后往其加入含过渡金属离子的溶液，就能十分快速的得到络合有过渡金属离子的抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶。[0014]本发明的有益效果是：[0015](1)本发明通过离子络合反应来制备抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶的方法，具有体系简单、反应迅速以及凝胶可塑性高等优点。[0016](2)本发明制备的抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶对金色葡萄球菌以及大肠杆菌都有良好的抑制效果。[0017](3)本发明聚合物部分采用的羧甲基壳聚糖与交联剂部分的过渡金属离子都具有良好的杀菌效果，从而实现了双重杀菌的功效。同时，相比传统的小分子杀菌剂，本发明提供了一种制备具有更加广谱活性抗菌复合材料的构建方法。
附图说明[0018]图1为本发明制备的锌离子、铜离子与银离子三种过渡金属离子络合的抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶的效果图；[0019]图2为本发明抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶对大肠杆菌的抑制效果；[0020]图3为本发明抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶对金色葡萄球菌的抑制效果。具体实施方式[0021]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。[0022]实施例1：[0023]将5g壳聚糖加入到20％(重量比)氢氧化钠水溶液中搅拌一段时间。随后逐步加入15g氯乙酸，在40℃的条件下连续搅拌反应2h。在反应结束后，用10％(体积比)乙酸水溶液将混合液pH调至中性，并加入70％(体积比)甲醇溶液。随后过滤，并用无水甲醇充分洗涤。最后将得到的产物置于55℃的真空烘箱干燥8h得到羧甲基壳聚糖。[0024]将制得的羧甲基壳聚糖称取2g加入到1％(体积比)的乙酸溶液中，得到羧甲基壳聚糖的混合溶液。取600μL羧甲基壳聚糖混合溶液与氢氧化钠水溶液(0.1mol/L～0.5mol/L)相混合，得到新的羧甲基壳聚糖混合溶液溶液。随后，将锌溶液(0.1mol/L～0.5mol/L)加入其中，便能十分快速得到络合锌离子的抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶。同样，分别加入相同浓度的氯化铜溶液、银溶液便能得到分别络合有铜离子、银离子的抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶。
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说 明 书
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图2、图3为制备的抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶进行的抗菌实验，分别以大肠杆菌、金
色葡萄球菌为实验对象。其中CMCh-Zn、CMCh-Cu、CMCh-Ag以及CMCh分别代表络合有锌离子、铜离子、银离子的羧甲基壳聚糖水凝胶以及纯的羧甲基壳聚糖水凝胶，在制备的络合有过渡金属离子的羧甲基壳聚糖水凝胶周围都出现了明显的抑菌圈。
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说 明 书 附 图
图1
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说 明 书 附 图
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图2
图3
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