一种兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于聚3

【技术实现步骤摘要】
一种兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚3
‑
羟基丁酸酯利用
，涉及一种兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚羟基脂肪酸酯（简称PHA）是一种生物可降解性的聚酯类化合物，其具有优秀的生物相容性和低毒性能，以及拥有较高的弹性模量等良好的物理性能，被广泛应用于医学、食品包装、环境保护等领域。例如在医学方面，聚羟基丁酸酯（PHB）在医疗器械制备、组织修复和药物生成等方面具有独特优势。然而聚羟基丁酸酯材料属于典型的疏水性和高结晶度材料，极大的限制了其的应用范围。例如在疏水性方面，聚羟基丁酸酯可以用作药物的微纳载体，但由于疏水性导致其在亲水性药物的包裹方面作为载体应用已经成为了一项难题。又如，聚羟基丁酸酯具有良好的弹性和力学强度，非常适合于心脏瓣膜组织工程，但是由于其化学结构的疏水性使得它不适合作为理想的支架材料。在结晶度方面，其高结晶度致使其刚性大、纤维强度低，进而导致加工难度较大。现有技术中虽然已有改进聚羟基丁酸酯亲水性以及力学强度的相关报道，如专利CN1380114A公开了一种聚羟基丁酸酯/聚乙二醇多孔支架材料及其制备方法，采用聚羟基丁酸酯和聚乙二醇为基材，由模板法和冷冻干燥法相结合制备聚羟基丁酸酯/聚乙二醇多孔支架材料，该专利利用聚乙二醇改善了聚羟基丁酸酯的亲/疏水性，增强了孔径大小和分布的可控性，同时保留了其良好的细胞相容性和力学强度。但其改善聚羟基丁酸酯的亲疏水性和力学强度的方法是通过加入聚乙二醇实现的，而聚羟基丁酸酯本身仍不具备亲水性能。此外，聚羟基丁酸酯被认为是一种理想的食品包装材料，但其本身抗菌能力弱。食品在包装储存时，若接触到细菌、霉菌等微生物且包装材料没有抗菌能力时，微生物很容易大量繁殖，加速食品腐坏变质。因此，在维持聚羟基丁酸酯的优良性能基础上（如生物相容性等），开发出同时兼具亲水性和抗菌性且易于加工的聚羟基丁酸酯改性材料对扩大其应用范围和提高其应用价值具有重要的意义。

技术实现思路

[0003]针对聚羟基丁酸酯具有疏水性、结晶度高且抗菌能力弱而限制了其应用范围的技术问题，本专利技术提出一种兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料及其制备方法和应用。所制备的兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料具备超亲水性能、抗菌性能和低结晶度。这些特性为聚羟基丁酸酯的后续高值化应用提供了依据和技术基础。并且改性聚羟基丁酸酯薄片材料制备的整个过程工艺简单、操作方便，具有工业化应用价值。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料的制备方法，将聚羟基丁酸酯于密闭环境中与液氨在室温下进行反应，反应结束后，经后处理，得到改性聚羟基丁酸
酯材料；随后压片，得到兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料。
[0005]所述聚羟基丁酸酯在液氨中的浓度为0.33
ꢀ‑
0.8 g/mL。
[0006]所述反应的搅拌速度为300 rpm，反应时间为3
‑
12 h。
[0007]所述后处理为：排出并回收氨气，收集固体产物干燥。
[0008]所述干燥温度为45 ℃。
[0009]该材料的完整制备步骤如下：（1）将聚羟基丁酸酯放入密闭压力容器中，并通入液氨，在室温下反应一段时间后释放氨气并取出反应后所得凝胶状固体样品。把所得固体样品放入鼓风干燥机（鼓风干燥机放置在通风橱中）干燥，去除残留氨气和其它挥发性杂质，得到氨基改性的聚羟基丁酸酯凝胶材料。
[0010]（2）然后把所得氨基改性的聚羟基丁酸酯凝胶材料放到两张离型纸之间进行压片，得到改性聚羟基丁酸酯薄片材料。
[0011]所述的制备方法制备的兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料，其厚度为0.3
‑
2 mm。
[0012]所述兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料的水接触角为3
°
。表明该改性材料为超亲水材料。
[0013]所述的兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料在作为超亲水材料和抗菌材料方面的应用，其中所述菌为大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。
[0014]其应用步骤为：将兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料分别加至大肠杆菌菌悬液和金黄色葡萄球菌菌悬液中，经过培养箱培养后，测定抑菌圈直径。
[0015]所述大肠杆菌菌悬液和金黄色葡萄球菌菌悬液的浓度均为1
×
106CFU/mL。大肠杆菌菌悬液和金黄色葡萄球菌菌悬液的体积为150μL。所述培养温度为37℃，培养时间为24h。抗菌实验发现所得改性聚羟基丁酸酯薄片材料对大肠杆菌和金色葡萄糖球菌的抗菌圈直径可达15 mm，说明该改性聚羟基丁酸酯薄片材料具有很好的抗菌效果。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料的制备方法。以液氨为改性剂，通过一步室温反应获得了氨基改性聚羟基丁酸酯凝胶材料，该过程的可能机理是聚羟基丁酸酯的酯键在液氨环境中发生了酰胺化反应，从而有利于在两个方面实现改性：一是聚羟基丁酸酯高聚物分子量的下降和晶态结构的改变（从晶态变为非晶态）；二是实现在疏水的聚羟基丁酸酯分子中导入了亲水的酰胺基团。该改性材料具有超亲水性能、良好的抗菌性能、低结晶度以及容易加工性能（通过简单的常温压片可以得到0.3
‑
2 mm薄片）。具体地，在制备过程中，通过液氨室温下进行亲水改性后，得到的兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料的水接触角仅为3
°
，为超亲水材料（图5和图8）。在对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌测试中，改性聚羟基丁酸酯薄片材料对大肠杆菌和金色葡萄糖球菌的抗菌圈直径可达15 mm，说明该改性聚羟基丁酸酯薄片材料具有很好的抗菌效果，改善了原始聚羟基丁酸酯抗菌性能弱的问题（图6）。并且在经过室温液氨改性后，聚羟基丁酸酯的结晶度由原始的高结晶度变为低结晶度（图3），其易加工性得到了较大的提升（图4、图7和图9）。这些性能的改进，在将该材料用于医疗器械制备、组织修复以及药物生成、食品包装材料等方面具有较强的应用价值。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例1的聚羟基丁酸酯（A）和改性产品实图（B）。
[0019]图2为本专利技术实施例1和实施例2聚羟基丁酸酯和改性产品红外光谱图。
[0020]图3为本专利技术实施例1和实施例2聚羟基丁酸酯和改性产品XRD光谱图。
[0021]图4为本专利技术实施例1改性产品所形成薄片实图。
[0022]图5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料的制备方法，其特征在于：在密闭环境中将聚羟基丁酸酯与液氨在室温下进行反应，反应结束后，经后处理，得到兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯材料；随后压片，得到兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料。2.根据权利要求1所述的兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料的制备方法，其特征在于：所述聚羟基丁酸酯在液氨中的浓度为0.33
‑
0.8 g/mL。3.根据权利要求2所述的兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料的制备方法，其特征在于：所述反应的搅拌速度为300 rpm。4.根据权利要求3所述的兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料的制备方法，其特征在于：所述反应时间为3
‑
12 h。5.根据权利要求4所述的兼具超亲水和抗菌能力改性聚羟基丁酸酯薄片材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：康世民，章羽仪，陈俊樾，吴堉，徐勇军，张阳阳，张美婷，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：