[发明专利]一种细菌纤维素/聚离子液体抗菌膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种细菌纤维素/聚离子液体(BC/PILs)抗菌膜及其制备方法。其制备方法如下：(1)细菌纤维素的制备：采用静态培养法，以本实验室所筛选生产纤维素菌Komagataeibacter rhaeticus TJPU03制备细菌纤维素凝胶膜。(2)离子液体(ILs)单体的制备：选用天然化合物氨基酸、胆碱，制备新型绿色离子液体；在N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1‑乙基‑3‑(3‑二甲胺丙基)碳二亚胺(EDC)作用下，通过丙烯酸(AAc)将双键引入离子液体(ILs)，获得可聚合离子液体单体。(3)细菌纤维素/聚离子液体(BC/PILs)抗菌膜的制备：采用原位自由基聚合，将离子液体单体引入细菌纤维素网络，制备BC/PILs复合膜。该方法简单快捷，条件温和，不需要大型设备，水相反应绿色环保，所得复合膜具有良好的力学性能、生物相容性、生物降解性，药物缓释功能，抗菌性能，在生物医药、组织工程等领域存在广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及微生物和材料领域，具体涉及细菌纤维素(Bacterial cellulose，以下简称BC)和离子液体合成一种新型复合材料的方法及其应用。

背景技术

BC是一种由微生物生长过程中合成的代谢产物，分子结构单元与植物纤维素相似，都是由葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成的高分子化合物。具有良好的生物相容性、比表面积大、持水率高、压缩性能和拉伸性能好、生长可调控性高。由于这些优良特性和独特的三维网络结构，BC常与其他材料复合以实现功能化并广泛应用于材料领域，如催化剂载体、电极材料、纸张增强剂、环保吸附剂、抗菌材料、缓释载体和创伤敷料等。黄芳等利用物理浸渍法将常见的镇痛药布洛芬负载到BC上来制备药物控释载体，通过释药性能测试，由BC负载的布洛芬在8h内只释放了8％左右的药量，然而在同样条件下，未由BC负载的布洛芬在8h内释放了80％的药量，容易看出以BC具有很好的药物缓释性能，可以避免药物在体内的堆积以及产生其他的毒副作用(黄芳，黄琳，杨光.武汉大学学报(理学版)，2015，61(01)：99-102)。

离子液体(ILs)是由阴阳离子构成的在室温下呈液态的一种盐类，具有热稳定性好，挥发性低，导电性高，溶解性好等优点，在离子导电材料，高分子催化剂，抗静电材料，气体吸附和分离材料等方面有着广泛的应用。聚离子液体(PILs)是由离子液体在一定条件下聚合而成，在重复单元上具有阴、阳离子基团，兼具离子液体和聚合物的优点，因为聚离子液体带有一定电荷，使其具有一定的抗菌作用。Jocobs等人于1915年首次合成季按盐类物质，它的抗菌性能逐渐被人们所发现，这也是广义离子液体抗菌剂的首次提出。但是，传统意义上的离子液体，如咪唑、吡啶类离子液体在合成和纯化过程中，都需要使用大量的挥发性有机溶剂，这使得离子液体的造价高昂、毒性较强，且传统离子液体本身生物降解性较差，不仅不符合可持续发展和绿色化学的理念，而且限制了其在医疗、生物领域中的应用(刘秋萍.华南理工大学，2012)。

为了获得更加绿色的离子液体，就要求初始原料是无毒、可重复利用，并且具有较低的生产成本，因此开发生物可再生资源，采用天然产物或其衍生物为原料来合成离子液体，在提高离子液体安全性的同时又赋予其一些新功能。例如，Petkovic等用胆碱碳酸氢盐与有机酸合成了九种离子液体。胆碱碳酸氢盐是一种无毒的强碱，容易与各种酸进行中和反应，从而生成相应的胆碱盐。胆碱盐可被生物利用，可彻底有氧降解。而作为阴离子的有机酸来源方便、成本低，整个合成过程中只引入了水为溶剂，不仅“绿色”、省时、而且成本低。与传统的离子液体相比，这类离子液体显示出极低的毒性，其毒性比常见的咪唑和吡啶离子低两个数量级(M.Petkovic，J.L.Ferguson，Green Chem.，2010.12.643-649)。氨基酸中含有羧酸和氨基基团，是天然的两性离子，大部分氨基酸都可以与胆碱一起发生中和反应，得到低毒性和可降解性好的胆碱氨基酸离子液体。本发明通过分子改性，将双键引入胆碱氨基酸离子液体分子结构，以BC为基材，将离子液体引入BC三维网络，制备复合膜，应用于抗菌材料、伤口敷料方面。

发明内容