一种壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种壳聚糖希夫碱‑单宁酸‑铜复合抗菌粉体的制备方法，以壳聚糖、单宁酸为组装基元，使用戊二醛为交联剂，制备壳聚糖席夫碱‑单宁酸，再以壳聚糖席夫碱‑单宁酸作为载体与CuCl

【技术实现步骤摘要】
一种壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体的制备方法
本专利技术涉及一种壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体的制备方法，具体是以壳聚糖、单宁酸为组装基元使用戊二醛为交联剂制备壳聚糖-单宁酸复合材料，采用化学法合成壳聚糖-单宁酸载铜复合材料，属于新型抗菌杂化材料

技术介绍
抗菌剂是一类新型添加剂，在塑料、橡胶、化纤皮革、陶瓷、涂料等领域都有广泛的应用，对人类健康具有十分重要的意义。传统的醛类、酸类、氯类等抗菌剂虽有很强的杀菌能力，但其自身腐蚀性强、毒性大，制约了它们的广泛应用。天然抗菌剂的壳聚糖在自然界中含量丰富，杀菌速度快、抑菌效果好，具有好的物理、化学性能和生物相容性，但耐热性能差，特别在酸性溶液中易溶胀、机械性能低，大大限制了其应用范围。单宁酸（别名鞣酸）是天然多酚类化合物，单宁酸具有疏水性的内部核心结构、亲水性的外部结构。单宁酸可改变病原微生物细胞膜的通透性破坏膜结构完整性，使抗菌物质进入细胞内部与毒性蛋白和酶等形成氢键，降低其致病能力，单宁酸在预防细菌感染方面有很好的抗菌和抗病毒作用。例如1、“单宁酸的体外抑菌作用及其影响因素”，《广东工业大学学报》，郑正男等，2015年第04期，该文中表明单宁酸对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和粪肠球菌有较好的抑制作用”。2、隋淑英等，“无机金属离子对羊毛织物的抗菌整理”一文中表明：单宁酸活泼的羟基还可以与羊毛的羧基发生酯化反应，同时又可与金属离子发生络合，可较好控制羊毛与金属离子的结合与释放，增加其耐久抗菌效果。铜是人体中含量仅次于铁和锌，在微量元素中居第3位的生命元素。它是细胞内部氧化过程的催化剂，对细菌和病毒有抑制作用，已经被广泛应用于水净化、灭藻、灭真菌等领域。Cu2+依靠正电荷吸附在细菌、真菌细胞膜表面并进入菌体内,破坏微生物的结构功能从而达到抑菌效果。例如，CN106393360A公开了一种用于速生木材的铜离子壳聚糖协同增强抗菌性能的改性剂,该改性剂增加了木材微纤丝的结晶区域宽度和相对结晶度，从而提高木材的综合性能，而且防腐效果广谱、高效，使得改性后的速生木材能够用于户外家具、器材的制造，耐腐蚀，使用寿命长。以及CN110448722A公开了一种可注射含单宁酸的温敏复合抗菌水凝胶材料及其制备和应用，其中单宁酸既作为交联剂,又和金属离子发生螯合作用作为缓慢释放的抗菌剂。抗菌范围广且抗菌时间长；具有良好的生物相容性和生物降解性。但现有涉及壳聚糖的复合抗菌功能材料对于壳聚糖本身机械性能低及耐热性能差的问题，却并没有给出相应的解决措施，难以满足特殊条件下的应用需求。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术使用壳聚糖制备复合抗菌功能材料没有考虑壳聚糖本身机械性能低及耐热性能差的问题，由此提出一种壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体的制备方法，该方法由具有生物活性的壳聚糖、单宁酸为组装基元，使用戊二醛为交联剂制备席夫碱壳聚糖-单宁酸作为载体，并与氯化铜复合得到壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体。戊二醛在一定条件下与壳聚糖中氨基反应形成希夫碱，并将壳聚糖线型高分子转变成三维网状结构的物质，并且形成希夫碱抗菌活性也能增强，也解决了壳聚糖在酸性溶液中易溶胀和机械性能低的缺点。利用单宁酸的酚羟基，可更好、更多的固载铜离子，从而增加复合物抗菌性能及抗菌长效性。本专利技术通过下述技术方案实现：一种壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体的制备方法，以壳聚糖、单宁酸为组装基元，使用戊二醛为交联剂，制备壳聚糖席夫碱-单宁酸，再以壳聚糖席夫碱-单宁酸作为载体与CuCl2复合得到壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体，具体步骤如下：（1）制备壳聚糖希夫碱-单宁酸复合材料A、向容器中加入壳聚糖和质量百分比浓度为1～3%的乙酸溶液，搅拌至壳聚糖表面无气泡完全溶解，加入戊二醛，然后在30～40℃的水浴中加热2～3h；B、向步骤A的壳聚糖-戊二醛反应体系中加入单宁酸，充分搅拌均匀，在30～40℃水浴中加热2～3h后，再于50～60℃的温度下干燥8～10h，得壳聚糖希夫碱-单宁酸复合材料；（2）制备复合抗菌粉体C、向容器中加入步骤（1）制得的壳聚糖希夫碱-单宁酸复合材料和浓度为0.05mol/L的CuCl2溶液，搅拌均匀并调节pH为中性；D、将容器置于温度为75～85℃的水浴中加热3～5h，抽滤，固体用去离子水洗涤3～5遍至滤液澄清，然后将洗涤后的固体在45～55℃下真空干燥6～8h，即制备得到壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体。步骤A中，所述乙酸溶液按照每克壳聚糖加入20～40毫升的比例加入。步骤A中，所述戊二醛按照每克壳聚糖加入0.6～1mL的比例加入。步骤B中，所述单宁酸按照与壳聚糖的重量比为0.6:1～1.2:1的比例加入。步骤C中，所述CuCl2溶液按照每克壳聚糖希夫碱-单宁酸复合材料加入7～10mL的比例加入。所述步骤D中，真空干燥为在真空干燥箱中进行。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（一）本专利技术充分利用壳聚糖、单宁酸天然产物的抗菌活性及绿色环保安全性，以戊二醛作为交联剂，并通过将壳聚糖用乙酸溶解以及采用水浴加热处理的方式，可使戊二醛与壳聚糖中氨基反应形成希夫碱，并将壳聚糖线型高分子转变成三维网状结构的物质，形成希夫碱不仅能增强抗菌活性，也提高了壳聚糖在酸性溶液中耐酸性以及机械性能。（二）本专利技术在制备壳聚糖希夫碱-单宁酸复合材料的基础上，再加入浓度为0.05mol/L的CuCl2溶液，利用单宁酸的酚羟基，可更好、更多的固载铜离子，从而可获得抗菌性能及抗菌长效性增加的壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合物，以进一步满足复合抗菌材料的应用需求。（三）本专利技术红外光谱表征实验表明：经戊二醛改性后的壳聚糖，能够与单宁酸形成紧密结合且保留原有大部分结构特征，这也是壳聚糖-单宁酸-戊二醛复合材料结构稳定的重要原因。（四）本专利技术制备的壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合物，对枯草杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有一定的抗菌作用，抑菌圈直径在35mm以上。附图说明图1为本专利技术制备的壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体的红外光谱图。图2为本专利技术实施例1制备的壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体抗大肠杆菌抑菌图。图3为本专利技术实施例1制备的壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合物与壳聚糖的抗酸性实验对比图；图中：1为壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合物，2为壳聚糖。图4为将图3中标号1的烧杯放置6小时后的抗酸性实验图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例涉及一种壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体的制备方法，具体步骤如下：（1）制备壳聚糖希夫碱-单宁酸复合材料称取5g壳聚糖置于500mL大烧杯中，加入浓度为2%的乙酸溶液100mL，用玻璃棒充分搅拌至壳聚糖表面无气泡完全溶解，加入戊二醛3mL，35℃水浴加热2h；继续加入3g单宁酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体的制备方法，其特征在于以壳聚糖、单宁酸为组装基元，使用戊二醛为交联剂，制备壳聚糖席夫碱-单宁酸，再以壳聚糖席夫碱-单宁酸作为载体与CuCl

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体的制备方法，其特征在于以壳聚糖、单宁酸为组装基元，使用戊二醛为交联剂，制备壳聚糖席夫碱-单宁酸，再以壳聚糖席夫碱-单宁酸作为载体与CuCl2复合得到壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体，具体步骤如下：
（1）制备壳聚糖希夫碱-单宁酸复合材料
A、向容器中加入壳聚糖和质量百分比浓度为1～3%的乙酸溶液，搅拌至壳聚糖表面无气泡完全溶解，加入戊二醛，然后在30～40℃的水浴中加热2～3h；
B、向步骤A的壳聚糖-戊二醛反应体系中加入单宁酸，充分搅拌均匀，在30～40℃水浴中加热2～3h后，再于50～60℃的温度下干燥8～10h，得壳聚糖希夫碱-单宁酸复合材料；
（2）制备复合抗菌粉体
C、向容器中加入步骤（1）制得的壳聚糖希夫碱-单宁酸复合材料和浓度为0.05mol/L的CuCl2溶液，搅拌均匀并调节pH为中性；
D、将容器置于温度为75～85℃的水浴中加热3～5h，抽滤，固体用去离子水洗涤3～5遍至滤液澄清，然后将洗涤后的固体在45～55℃下真空干燥6～8h，即制备得到壳聚糖希夫碱-单宁酸-铜复合抗菌粉体。

【专利技术属性】
技术研发人员：王应红，莫子佳，蒋金局，彭静，李春桃，
申请(专利权)人：乐山师范学院，
类型：发明
国别省市：四川;51