氯化壳聚糖抗菌材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氯化壳聚糖抗菌材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的抗菌材料包括基质和功能基团，所述基质为壳聚糖膜，所述功能基团为氯胺基即N‑Cl，包含在所述壳聚糖膜上。本发明专利技术的抗菌材料对革兰氏阳性菌及阴性菌都有很好的抗菌效果，抗菌性能与阳极电量呈正相关，细胞相容性好，制备工艺快速绿色可控。

CHLORIDE CHITOSAN ANTIBACTERIAL MATERIAL AND ITS PREPARATION METHOD AND APPLICATION

The invention discloses a chlorinated chitosan antimicrobial material and a preparation method and application thereof. The antimicrobial material of the present invention comprises a matrix and a functional group, the matrix being a chitosan film, and the functional group being a chloroamine group, i.e. N Cl, which is contained on the chitosan film. The antimicrobial material of the invention has good antimicrobial effect on Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria. The antimicrobial performance is positively correlated with the electric quantity of the anode, the cell compatibility is good, and the preparation process is fast, green and controllable.

【技术实现步骤摘要】
氯化壳聚糖抗菌材料及其制备方法和应用
本专利技术属于生物
，具体地说，本专利技术涉及一种抗菌材料及其制备方法和应用，具体地涉及一种具有氯胺即N-Cl共价键结构的氯化壳聚糖抗菌材料及其制备方法和应用。
技术介绍
皮肤作为人体最大的器官，在日常活动中受伤几率最大。皮肤一旦形成伤口，细菌极易侵入导致感染，延长伤口愈合时间，严重者会导致败血症危及生命。目前，临床上普遍采用的注射抗生素方法易导致耐药细菌的产生。因此，对非抗生素类抗菌型伤口敷料的研究开发受到广泛关注。目前抗菌敷料的制备工艺主要包括聚合法、静电纺丝法、溶胶凝胶法等。这些方法都存在着制备过程复杂、使用大量有机试剂、生物相容性差、无法精确控制抗菌成分的含量等缺点。因此，本领域迫切需要开发制备工艺简单且绿色、结构及功能可控、生物相容性好的抗菌伤口敷料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有氯胺即N-Cl共价键结构的抗菌材料及其制备方法和应用。本专利技术第一方面，提供一种抗菌材料，所述抗菌材料包括：(1)基质，所述基质为壳聚糖膜；和(2)功能基团，所述功能基团为氯胺基即N-Cl，包含在所述壳聚糖膜上。在另一优选例中，所述抗菌材料为氯化壳聚糖膜。在另一优选例中，通过电化学氯化法在所述基质上原位生成所述功能基团。无需添加接枝剂或浸泡在有机试剂中。在另一优选例中，所述电化学氯化法为电化学阳极氯化法。在另一优选例中，任选地改变阳极电量大小制备不同氯化程度的抗菌材料。在另一优选例中，所述基质的重均分子量范围为5万-22万，较佳地为10万-20万，更佳地为12万-18万。在另一优选例中，所述基质与功能基团的质量比范围为33000:1-40:1，较佳地为118:1-40:1，更佳地为49:1-40:1。在另一优选例中，以含氯化钠的磷酸盐缓冲溶液为电解液，施加阳极电量后，溶液中Cl-失去电子生成氯气，氯气进一步水解形成氧化剂HClO，HClO与壳聚糖中的伯胺和/或酰胺反应，生成伯胺氯胺功能基团和/或酰胺氯胺功能基团，结构式分别如下所示：在另一优选例中，所述抗菌材料包含结构单元A：且所述抗菌材料的重均分子量为5万-22万。在另一优选例中，所述抗菌材料还包含结构单元B：在另一优选例中，所述抗菌材料还包含以下一种或两种结构单元：在另一优选例中，所述抗菌材料的紫外可见光谱中，在325nm处具有特征峰。在另一优选例中，所述抗菌材料的X射线光电子能谱中，在273.2eV和200.6eV处具有特征峰。在另一优选例中，所述抗菌材料的X射线光电子能谱各元素分谱中，在401.6eV和197.7eV和199.3eV和/或200.6eV和202.3eV处具有特征峰。在另一优选例中，所述抗菌材料的X射线光电子能谱分谱中，N-Cl/N-H峰面积比范围为0-0.765，N-Cl/N-H峰面积比与阳极电量呈正相关。在另一优选例中，所述功能基团水平为0.0096-228.74μg/(1cm2)。在另一优选例中，所述功能基团水平为0.0096-6.48μmol/(1cm2)，较佳地为0.30-1.43μmol/(1cm2)，更佳地为2.64-4.26μmol/(1cm2)，最佳地为4.92-5.97μmol/(1cm2)。在另一优选例中，所述功能基团水平为0.34-228.74μg/(1cm2)，较佳地为10.56-50.35μg/(1cm2)，更加地为93.19-150.53μg/(1cm2)，最佳地为173.68-210.90μg/(1cm2)。本专利技术中，所述功能基团水平是指单位面积抗菌材料中含有的功能基团的物质的量或质量。本专利技术第二方面，提供一种如本专利技术第一方面所述的抗菌材料的制备方法，包括步骤：(a)提供一电极回路，铂片电极作为工作电极，其同时作为制备抗菌材料的模板；(b)将所述工作电极浸入含有壳聚糖的电解液后，施加阴极电压，在所述工作电极上沉积一层壳聚糖水凝胶膜；(c)将经步骤(b)处理的工作电极浸入含氯化钠的电解液中，施加阳极电压，得到所述抗菌材料。在另一优选例中，所述制备方法中采用的电极回路为三电极体系，即包含工作电极，辅助电极和参比电极。在另一优选例中，所述电解液中壳聚糖溶液的浓度为5-20mg/ml，较佳地为6-15mg/ml，更佳地为8-10mg/ml。在另一优选例中，含有壳聚糖的电解液为壳聚糖的盐酸溶液。在另一优选例中，所述壳聚糖的盐酸溶液的pH为4.8-6.8，较佳地为5.0-6.0，更佳地为5.2-5.8。在另一优选例中，施加的阴极电压为1-3V，沉积时间为1-10min。在另一优选例中，施加的阴极电压为2V，沉积时间为300s。在另一优选例中，所述步骤(c)中所述电解液中氯化钠的浓度为0.1-1mol/L。在另一优选例中，所述步骤(c)中所述电解液中氯化钠的浓度为0.3-0.8或0.4-0.6或0.5mol/L。在另一优选例中，所述步骤(c)中，施加电压产生阳极电量为0.51-20.53C在另一优选例中，所述制备方法还包括将所述抗菌材料从工作电极上剥离下来，得到自支持的抗菌材料。在另一优选例中，所述功能基团水平与阳极电量呈正相关。在另一优选例中，所述抗菌材料的抗菌性能与阳极电量呈正相关。在另一优选例中，所述三电极体系具有选自下组的一个或多个特征：(a)工作电极包括铂片；(b)辅助电极包括铂丝；(c)参比电极包括银/氯化银；(d)沉积条件为恒电压沉积；(e)阴极电压范围1V-3V；和/或(f)步骤(d)中沉积时间为1-10min(较佳地为3-6min)。在另一优选例中，所述含有壳聚糖的电解液的配制如下：配制壳聚糖水溶液，加盐酸调节pH至5-6；搅拌过夜后离心去除未溶解部分得到壳聚糖溶液。在三电极系统中以上述壳聚糖溶液为电解液，施加阴极电压，在阴极沉积一层壳聚糖水凝胶。在另一优选例中，所述步骤(c)中，所述电解液中氯化钠的浓度为0.1-1M(较佳地为0.3-0.6M，更佳为0.5M(mol/L))。在另一优选例中，含氯化钠的电解液为含氯化钠的磷酸盐缓冲液，所述磷酸盐缓冲液包含：磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、或其组合。在另一优选例中，所述磷酸盐缓冲液的浓度为0.01-0.20M(较佳地为0.05-0.15M)，和/或pH为6.8-7.8(较佳地为7.0-7.6)。在另一优选例中，所述制备方法还包括步骤：用超纯水多次洗涤所述抗菌材料，去除材料中残余的HClO。在另一优选例中，所述方法包括步骤：(a)提供阴极电沉积的壳聚糖水凝胶作为基质；(b)将所述沉积在电极表面的壳聚糖水凝胶浸入含氯化钠的磷酸盐缓冲溶液中，施加阳极电量，得到所述抗菌材料，用超纯水多次洗涤所述材料，去除材料中残余的HClO，任选地改变阳极电量大小制备不同氯化程度的抗菌材料；(c)将所述抗菌材料从电极表面剥离，得到自支撑的氯化壳聚糖抗菌材料；本专利技术第三方面，提供一种如本专利技术第一方面所述的抗菌材料的应用，用于制备促进人体创面部位组织愈合的抗菌材料。在另一优选例中，所述抗菌材料用于制备促进人体表皮创面愈合的抗菌材料。本专利技术的抗菌材料对革兰氏阳性菌及阴性菌都有很好的抗菌效果，抗菌性能与阳极电量呈正相关，细胞相容性好，制备工艺快速绿色可控。应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌材料，其特征在于，所述抗菌材料包括：(1)基质，所述基质为壳聚糖膜；和(2)功能基团，所述功能基团为氯胺基即N‑Cl，包含在所述壳聚糖膜上。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌材料，其特征在于，所述抗菌材料包括：(1)基质，所述基质为壳聚糖膜；和(2)功能基团，所述功能基团为氯胺基即N-Cl，包含在所述壳聚糖膜上。2.如权利要求1所述的抗菌材料，其特征在于，所述基质的重均分子量范围为5万-22万。3.如权利要求1所述的抗菌材料，其特征在于，所述基质与功能基团的质量比范围为33000:1-40:1。4.如权利要求1所述的抗菌材料，其特征在于，所述功能基团水平为0.0096-228.74μg/(1cm2)。5.如权利要求1所述的抗菌材料，其特征在于，所述抗菌材料包含结构单元A：且所述抗菌材料的重均分子量为5万-22万。6.如权利要求5所述的抗菌材料，其特征在于，所述抗菌材料还包含结构单元B：7.如权利要求5或6所述的抗菌材料，其特征在于，所述抗菌材料还包含以下一种或两种结构单元：8.一种如权利要求1所述的抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(a...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌胜，屈雪，张楚楚，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31