[发明专利]一种可用于光动力抗菌的纤维素材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可用于光动力抗菌的纤维素材料及其制备方法，是将ε‑聚赖氨酸吸附在纤维素材料上，通过ε‑聚赖氨酸的氨基进一步修饰上光敏剂。ε‑聚赖氨酸提供了材料的第一重抗菌性能，光敏剂提供了材料的第二重抗菌性能。该材料的制备方法工艺简单、反应条件温和、适合工业化生产，且具有双重抗菌性能的纤维素终产物可用来制备医用抗菌纤维或日常抗菌纺织品。

技术领域

本发明涉及一种可用于光动力抗菌的纤维素材料及其制备方法，具体涉及通过非共价静电吸附和共价连接两道工序，改性处理纤维素材料表面，负载抗菌光敏剂，以及由此形成的具有高效能光动力抗菌性能的纤维素材料，属于功能材料技术范畴。

背景技术

抗菌纤维是采用物理或化学方法将具有能够抑制细菌生长的物质，即，抗菌剂，引入纤维表面及内部后形成的功能性纤维。随着人们生活水平的提高和卫生健康意识的增强，特别是近年来各类耐药菌及流行病毒的肆虐，市场对抗菌纤维的需求迅速提高。

纤维素作为一种可再生的天然高分子材料，具有可生物降解、价格低廉等优点，且分子链中有大量羟基，能与许多小分子化合物发生共价或非共价结合，是一种优良的织物纤维材料，可以进行改性，用以生成带有不同抗菌剂的抗菌纤维素产品。

目前用于纤维素及织物抗菌改性的抗菌剂大致可分为两类：无机抗菌剂和有机抗菌剂。无机抗菌剂，例如：含Ag⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等金属离子的银系抗菌剂，具有光催化作用的钛系抗菌剂等；有机抗菌剂，例如：合成类有机抗菌剂(季铵盐类、卤胺类、聚双胍类、卤代苯酚等)，天然类有机抗菌剂(壳聚糖、鱼精蛋白、天然抗菌肽等)。用这些抗菌剂形成的织物仍有需要改进的空间，例如，抗菌效果不理想，对人体的毒性较大等。

另一方面，随着多重耐药菌的出现，光动力抗菌化学疗法(photodynamicantimicrobial chemotherapy,PACT)受到越来越多的关注。该方法利用光敏剂与特定波长的光相互作用，产生细胞活性物质(自由基或单线态氧)杀灭致病菌。光敏剂作为一种抗菌物质也随之走进人们的视线。与传统抗菌剂相比，光动力抗菌法具有以下优势：(1)抗菌谱广，可用于细菌、真菌、病毒、原虫等，对耐药菌株也同样有效；(2)该方法产生的细胞活性物质的扩散距离很短，在<100埃之内就被灭活，因此能避免对毗连的宿主组织的损害；(3)可通过多种给药方式使光敏剂到达感染处，且多次治疗后病原微生物不会产生对PACT的耐受情况；(4)光敏剂毒副作用低，对肝肾功能影响小；(5)对微生物分泌的毒性因子同样有灭活作用。因此，PACT可望成为杀灭耐药菌的方法之一，或成为传统抗菌处理的安全替代法。

但要将光敏剂接枝到织物或织物纤维上，通常需要对织物做比较复杂的处理，以提供能耦合光敏剂的活性基团；或是在比较苛刻的反应条件下(如高温、隔水等)与光敏剂接枝，这些处理手段通常不适合工业化生产，并且会影响织物的其他性能，比如柔软性、后续处理的便宜性等。因此目前获得带有光敏剂的抗菌纤维的手段非常有限，制约了光动力抗菌纤维的发展。

如何能将光敏剂有效连接到纤维素的表面，形成安全可靠、制备简便的光动力抗菌纤维素材料，是扩展新型抗菌纤维材料时需要解决的问题。

发明内容

本发明针对现有抗菌纤维材料及其制造过程中存在的问题，研究发明了一种光动力抗菌纤维素材料及其制备方法。该材料的特点是在纤维素表面通过非共价静电吸附和共价连接两道工序，先吸附上ε-聚赖氨酸后再在ε-聚赖氨酸上偶联光敏剂，形成表面吸附了偶联有光敏剂的ε-聚赖氨酸的光动力抗菌纤维素材料。

ε-聚赖氨酸带正电荷，可以强效吸附在纤维素材料上，并且ε-聚赖氨酸可以为后续光敏剂的偶联提供大量表面氨基基团，在较低温度下就能够把含有羧基的光敏剂共价偶联到ε-聚赖氨酸纤维素织物上。本发明的发明人利用ε-聚赖氨酸的这一特点，为本发明光动力抗菌纤维素材料的制备寻找到了适合工业化生产的简便方法。

基于此，本发明保护以下技术方案：