一种聚乙烯醇基抗菌水凝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯醇基抗菌水凝及其制备方法，属于生物抗菌材料技术领域。本发明专利技术利用共混方法，在特定条件下，将壳聚糖季铵盐加入PVA‑SbQ并光照从而获得了具有抗菌性能的水凝胶。相较于已有的加入其它光交联剂的PVA水凝胶，其生产更加环保，且抗菌效果十分优异，对比壳聚糖，壳聚糖季铵盐溶解性更优异；还能够改善材料的力学性能和粘附性能。本发明专利技术加工方法简单，并且使用PVA‑SbQ可以直接通过光照形成水凝胶，相较于在PVA中加入戊二醛等交联剂来说，更加环保安全，具有更加广阔的应用前景。

A polyvinyl alcohol based antibacterial hydrogel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯醇基抗菌水凝及其制备方法
本专利技术涉及一种聚乙烯醇基抗菌水凝及其制备方法,属于生物抗菌材料

技术介绍
病毒、细菌和真菌等病原体引起的传染病是威胁健康的主要因素之一，随人们对于生活质量和健康品质的要求不断提升，抗菌产品越来越受到重视。传统的抗菌材料是通过化学或者物理的方法在材料表面或本体引入一些抗菌剂来赋予这些生物医用材料一定的抗菌能力。但是由于抗生素类的小分子抗菌剂通常具有特异性并且容易导致细菌产生抗药性。因此，开发具有广谱抗菌能力的抗菌材料就显得极为的迫切。水凝胶是由亲水聚合物通过物理或化学交联形成的具有三维(3D)网状结构的新型高分子功能材料，能够在聚合物网络中保留大量的水。由于水凝胶具有优异的生物相容性，因此被广泛应用于药物输送、组织工程、伤口愈合和抗菌等各种生物医用材料领域中。因此，开发一种抗菌水凝胶具有非常广阔的应用前景。聚乙烯醇(PVA)是一种常见的水溶性良好的高分子聚合物，可以从聚醋酸乙烯酯(PVAc)水解脱去乙酸酯基团得到。PVA分子链有严格的线性结构，它们之间容易发生氢键作用，由于链上具有很多羟基这一亲水集团，使其具备优良的粘结性、优异的耐溶剂性和耐油性，以及良好的成膜性，性质易受醇解度和聚合度影响。除此之外，PVA可从非石油资源中获得，并具有优异的生物可降解性。纯的PVA水凝胶存在着水分流失快，达不到特定情况下的力学强度而容易变形，没有功能性等缺点，限制了其在实际生活和工业生产上的应用。聚乙烯醇(PVA)带有光敏基团(SbQ)形成的一种衍生物，聚乙烯醇-苯乙烯吡啶盐聚合物，即PVA-SbQ，可由SbQ与PVA溶液混合，在微酸性条件下搅拌得到，是一种新型的光敏高分子材料。在SbQ基团含量很低的情况下也可以表现出很高的交联效率，由于它具有高光敏性、良好的生物相容性和储存性能，己被广泛用作光交联材料。通过光交联形成的PVA-SbQ生物材料基质可以在不利实验条件下，表现出稳定性、定向固定性。壳聚糖(Chitosan，CS)可由N-乙酰-D-葡糖胺共聚而成，具有黏附性和良好的透气性等理化特性，还具有低毒性、低免疫原性、抗菌活性以及良好的生物降解性等优异性能，常被用于伤口敷料.但是由于它的亲水性较差，且吸水溶胀导致它在湿环境中表现出的机械性能差、并且存在易降解等问题，极大地限制了壳聚糖的应用。将季铵基团引入壳聚糖的氨基，或者将在氨基上接枝低分子的季铵盐而得到的壳聚糖的一类衍生物。由于季铵化壳聚糖比甲壳素和壳聚糖更易溶于水，这样才能更好地发挥壳聚糖的功效。改性壳聚糖季铵盐不仅具备如抗菌抑菌性和吸湿保湿性一类典型的季铵盐的特性，还具有良好的絮凝性、成膜性、生物降解性和生物相容性等壳聚糖原有性能。本专利技术利用PVA-SbQ作为水凝胶基底，与季铵化壳聚糖在特定条件下进行配合，得到具有优异抗菌性能、且改善力学性能的复合水凝胶材料。
技术实现思路
为了实现有效且高效的抗菌效果，本专利技术经过大量条件优化，利用共混方法，在特定条件下，将壳聚糖季铵盐加入PVA-SbQ并光照从而获得了具有抗菌性能的水凝胶。相较于已有的加入其它光交联剂的PVA水凝胶，其生产更加环保，且抗菌效果十分优异，对比壳聚糖，壳聚糖季铵盐溶解性更优异；还能够改善材料的力学性能和粘附性能。本专利技术的第一个目的是提供一种抗菌水凝胶的制备方法，所述方法是将聚乙烯醇-苯乙烯吡啶盐聚合物(PVA-SbQ)、纳米晶纤维素(CNC)和季铵化壳聚糖均匀分散在水中，形成混合体系，然后放置在紫外灯暴露，即得聚乙烯醇基抗菌水凝胶；其中，PVA-SbQ、CNC和季铵化壳聚糖的质量比为(5-10)：(0.04-0.24)：1。在本专利技术的一种实施方式中，所述季铵化壳聚糖包括羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)、N-三甲基壳聚糖季铵盐(NTCC)中任意一种或多种。在本专利技术的一种实施方式中，所述PVA-SbQ材料利用聚乙烯醇(PVA)和光敏基团(SbQ)形成的一种衍生物。在本专利技术的一种实施方式中，所述紫外灯的功率为40-50W/cm2。所示紫外灯暴露的时间为4-6min。在本专利技术的一种实施方式中，所述PVA-SbQ、CNC和季铵化壳聚糖的质量比优选8：(0.08-0.20)：1。在本专利技术的一种实施方式中，所述PVA-SbQ相对混合体系的质量分数为5-10％。优选8％。在本专利技术的一种实施方式中，所述季铵化壳聚糖相对混合体系的质量分数为0.8-5％。优选1％。在本专利技术的一种实施方式中，所述纳米晶纤维素相对混合体系的质量分数为0.04-0.24％。优选0.12％。在本专利技术的一种实施方式中，所述方法具体包括如下步骤：将羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶解在去离子水中，待完全溶解后，加入PVA-SbQ溶液，然后加入纳米晶纤维素CNC悬浮液，其中PVA-SbQ、纳米晶纤维素和羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的质量比为(5-10)：(0.04-0.24)：1；慢速搅拌2小时，然后静置一段时间，待气泡完全消去后，倒入表面皿，放在紫外灯下照射，得到聚乙烯醇基抗菌水凝胶。本专利技术的第二个目的是利用上述方法提供一种抗菌水凝胶。本专利技术的第三个目的是将上述的抗菌水凝胶应用于药物输送、组织工程、伤口愈合和抗菌医用材料领域中。本专利技术的第四个目的是将上述的抗菌水凝胶应用于隐形眼镜的制备中。有益效果：(1)本专利技术利用共混方法，在特定条件下，将壳聚糖季铵盐加入PVA-SbQ并光照从而获得了具有抗菌性能的水凝胶。相较于已有的加入其它光交联剂的PVA水凝胶，其生产更加环保，且抗菌效果十分优异，对比壳聚糖，壳聚糖季铵盐溶解性更优异；还能够改善材料的力学性能和粘附性能。本专利技术加工方法简单，并且使用PVA-SbQ可以直接通过光照形成水凝胶，相较于在PVA中加入戊二醛等交联剂来说，更加环保安全，且能用在人体。(2)本专利技术所得复合材料相对于壳聚糖，HACC溶解性更好，并且还具有成膜性、生物降解性和生物相容性；相较于加入了壳聚糖的水凝胶而言，还有黏附性能，可以粘附在人体或者一些材料上。附图说明图1为溶胀测试图：光交联PVA-SbQ/CNC/HACC复合水凝胶溶胀行为发生前(a)与发生后(b)对比数码照片。图2为粘附性测试图：光交联PVA-SbQ/CNC/HACC复合水凝胶对(a)离心管(b)橡胶(c)木块的粘附行为数码照片。具体实施方式PVA-SbQ材料可购买自上海光毅印刷器材科技有限公司。溶胀测试：测试水凝胶吸附水达到溶胀平衡时，溶胀后的体积与烘干后的体积的比值(％)。粘附测试：粘附物体的能力。通过粘附不同重量的物体，来观察其粘附能力。抗菌实验：取小样块至于细菌培养基中，观察样块周围是否出现抑菌圈或者样品表面被污染情况。实施例1聚乙烯醇基抗菌水凝胶的制备：将0.25g羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶解在15mL去离子水中，待完全溶解后，加入10mL15％的PVA-SbQ溶液，再加入2mL1.5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于所述方法是将聚乙烯醇-苯乙烯吡啶盐聚合物PVA-SbQ、纳米晶纤维素CNC和季铵化壳聚糖均匀分散在水中，形成混合体系，然后放置在紫外灯暴露，即得聚乙烯醇基抗菌水凝胶；其中，PVA-SbQ、CNC和季铵化壳聚糖的质量比为(5-10)：(0.04-0.24)：1。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于所述方法是将聚乙烯醇-苯乙烯吡啶盐聚合物PVA-SbQ、纳米晶纤维素CNC和季铵化壳聚糖均匀分散在水中，形成混合体系，然后放置在紫外灯暴露，即得聚乙烯醇基抗菌水凝胶；其中，PVA-SbQ、CNC和季铵化壳聚糖的质量比为(5-10)：(0.04-0.24)：1。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述季铵化壳聚糖包括羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、N-三甲基壳聚糖季铵盐中任意一种或多种。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述紫外灯的功率为40-50W/cm2，所示紫外灯暴露的时间为4-6min。


4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述PVA-SbQ相对混合体系的质量分数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：白绘宇，王大伟，黄锡迎，李章康，马丕明，东为富，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32