殼聚糖/乙酸纖維素/銀納米線復(fù)合物的制備及抑菌性能探究

□鞏亞明 張沓文 李 冬 張 潮 姜宇乘

殼聚糖是一種天然無毒的碳水化合物，具有良好的生物降解性和生物相容性。已有研究表明，殼聚糖具有抗菌活性，纖維素是一種由葡萄糖組成的大分子多糖，因為其良好的生物可降解性和生物相容性，可作為乳化劑、增稠劑及膠凝劑等被廣泛應(yīng)用。銀納米線作為唯一無機(jī)納米材料，比納米銀粒子具有更好的粘性、強(qiáng)的附著力和韌性等特性。因此，本文設(shè)計以殼聚糖－乙酸纖維素共混物為基礎(chǔ)上嵌入了銀納米線，將能夠在提高抗菌性能的基礎(chǔ)上同時提高復(fù)合物的機(jī)械性能，為下一步制備抗菌復(fù)合膜奠定基礎(chǔ)。

一、實(shí)驗部分

(一)主要實(shí)驗原料及儀器設(shè)備。實(shí)驗原料:殼聚糖(脫乙酰度85%，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);聚谷氨酸(分析純，上海至鑫化工有限公司);冰醋酸(分析純，上海振興化工一廠);氫氧化鈉(分析純，上海振興化工一廠);醋酸纖維素膜(分析純，北京泛博生物化學(xué)有限公司);瓊脂(分析純，北京泛博生物化學(xué)有限公司)。儀器設(shè)備:磁力攪拌加熱器(CJJ79 －1，杭州儀表電機(jī)廠);數(shù)顯恒溫真空干燥箱(DZF －150，鄭州長城科工貿(mào)有限公司);箱式電阻爐(馬弗爐，SX2 －2．5 －10，天津市中環(huán)實(shí)驗電爐有限公司);超聲波清洗器(KQ－100，昆山市超聲儀器有限公司);恒溫培養(yǎng)箱(DHP －9162，上海一恒科學(xué)儀器有限公司);超凈工作臺(SW －CJ －1FD，蘇州凈化設(shè)備有限公司);高壓滅菌鍋(LDZX －50KBS，上海申安醫(yī)療器械廠);恒溫振蕩搖床(ZWY－103B，上海智城分析儀器制造有限公司);傅里葉變換紅外光譜儀(MAGNA － IR560E． S． P，美國Nicolet 公司)。

(二)銀納米線的制備。分析天平稱取0．68g 硝酸銀，溶解于60mL 乙二醇中。稱取將pvp1． 766g 和4． 6mg 氯化鈉于120℃磁力攪拌600r 的條件下溶解于40ml 乙二醇中。將該混合溶液在劇烈攪拌下緩慢滴入硝酸銀乙二醇溶液中，攪拌5 分鐘。然后將上述溶液轉(zhuǎn)移到125mL 高壓反應(yīng)釜中，在160℃高溫條件下反應(yīng)7h，取出用甲醇洗滌三次，用丙酮在高速離心機(jī)上沉淀離心。得到銀納米線，備用。

(三)復(fù)合物的制備。取適量殼聚糖加入0．2 % 的乙酸溶液中，攪拌至溶解，配制濃度為1%(W/V)的殼聚糖溶液。取0．05g 乙酸纖維素，加入20mlN－N 二甲基酰胺中，在75℃水浴下攪拌直至溶解，然后將其混入殼聚糖的乙酸溶液中，充分?jǐn)嚢琛Ｓ眯D(zhuǎn)蒸發(fā)器除去N－N 二甲基酰胺，得到白色膠狀物。

分別取為3ml、4ml、5ml 的銀納米線乙醇液，并混入白色膠狀物，得到不同銀納米線參入量的殼聚糖/乙酸纖維素/銀納米線復(fù)合共混物。

(四)復(fù)合物的抑菌性能研究。

1．培養(yǎng)基的配制。牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基:牛肉膏0．5%，蛋白胨1%，氯化鈉0． 5%，pH 7．0 ～7．2，瓊脂2%。

菌懸液的制備:一是菌種活化:在無菌環(huán)境下，挑取菌種涂布于牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上活化一代，于37℃培養(yǎng)24 ～48 h后觀察。取單菌落接種于斜面上，備用。二是菌懸液的制備:用接種環(huán)勾取1 環(huán)大腸桿菌牛肉骨蛋白胨液體培養(yǎng)基中(不加瓊脂)，于37℃培養(yǎng)24 ～48 h。

2．抑菌圈的測定。取直徑為6 厘米的培養(yǎng)皿，然后將45°C左右的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基傾注入培養(yǎng)皿，充分混勻待凝。將生長至對數(shù)期的大腸桿菌菌液取適量分別加入到固體培養(yǎng)基之上，用刮棒將培養(yǎng)基表面的菌液刮平整，在其上面均勻取四位置作為試驗點(diǎn)，四個點(diǎn)分別為三個復(fù)合物和一個對照，將含有不同濃度實(shí)驗制備的復(fù)合物的抗菌液均勻涂抹在直徑為6mm 的圓形醋酸纖維素膜上并在室溫條件下晾干，將4 片纖維素膜分別置于培養(yǎng)皿中的4 個試驗點(diǎn)上，于37°C 培養(yǎng)12 h 和24h，觀察抗菌膜周邊的細(xì)菌的生長情況，記錄抑菌圈的直徑。

圖1 銀納米線的UV－vis 圖譜

二、結(jié)果與討論

(一)銀納米線的UV－vis 圖譜。從圖1 中可以看到，銀納米線有兩個明顯的吸收峰，分別在353 和392nm 處，這與文獻(xiàn)報道一致。其中，353nm 的吸收峰對應(yīng)于銀納米線的四極矩共振激發(fā)引起的，而392nm 處的吸收峰可歸結(jié)為銀納米線的橫向等離子共振。

表1 復(fù)合物抑菌圈平均直徑

(二)復(fù)合物的抗菌實(shí)驗結(jié)果。本實(shí)驗以大腸桿菌為實(shí)驗對象，采用抑菌圈法考察殼聚糖/乙酸纖維素/銀納米線復(fù)合物的抗菌性能。將不同銀納米線摻入量的復(fù)合物，以及殼聚糖對照分別均勻涂抹在直徑為6mm 的圓形滅菌后的醋酸纖維素膜上，置于試驗點(diǎn)上于37°C 培養(yǎng)24 h，觀察抗菌膜周邊的細(xì)菌的生長情況。殼聚糖/乙酸纖維素/銀納米線復(fù)合物培養(yǎng)12h、24h的抑菌圈結(jié)果，平均抑菌圈直徑結(jié)果見表1。

當(dāng)培養(yǎng)時間為12h 時，不同銀納米線摻入量的復(fù)合物不同程度地在醋酸纖維素膜周邊形成了抑菌圈，其中銀納米線使用量為5mL 時，復(fù)合物的抑菌圈直徑最大，抑菌效果最明顯，當(dāng)銀納米線使用量為3mL 時，復(fù)合物的抑菌圈直徑最小。結(jié)果表明，所制備的復(fù)合物隨著銀納米線摻入量的增大，抑菌圈直徑也增大。當(dāng)培養(yǎng)時間為24 h 時，培養(yǎng)基開始出現(xiàn)菌落的生長，而醋酸纖維素膜周邊依然存在明顯的抑菌圈，沒有生出任何的菌落，其分布規(guī)律及抑菌圈直徑與培養(yǎng)12 h 時基本一致，說明所制備的復(fù)合物具有良好的抑菌效果，且具有持效性。