[发明专利]一种抗菌抗病毒壳寡糖植物纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明属于植物纤维改性技术领域，公开了一种抗菌抗病毒壳寡糖植物纤维及其制备方法和应用。制备方法包括以下步骤：1)浸渍液配置：取柠檬酸和次亚磷酸钠加入到去离子水中，室温搅拌溶解得到浸渍液；2)二次浸渍法制备壳寡糖抗菌抗病毒纤维：将经打浆后的植物纤维加入步骤1)的浸渍液中搅拌、浸渍；然后在浸渍液中加入壳寡糖，搅拌均匀后，再次浸渍，接着烘干至恒重，然后在烘箱中固化，用水洗涤即得到抗菌抗病毒壳寡糖植物纤维。本发明抗菌抗病毒壳寡糖植物纤维壳寡糖固定量高达61.77mg/g，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率高达100％，其对噬菌体MS2的抑制率高达99.19％。同时具备良好的抗氧化性能和力学性能等。

技术领域

本发明属于植物纤维改性的技术领域，具体涉及一种抗菌抗病毒壳寡糖植物纤维及其制备方法和应用。

背景技术

纤维素作为自然界储存量最大的可再生资源，因其具备来源广泛、亲水性、无毒性、生物相容性、绿色无污染、可生物降解、易于改性等优势而广受欢迎，被广泛的应用在纸张、水刺无纺布、水凝胶、纤维素膜等方面。遗憾的是，纤维素本身没有抗菌抗病毒特性，且保水能力强，容易导致细菌滋生。

纤维素作为绿色材料，通过添加抗菌剂制备抗菌抗病毒纤维是最有前途的方法之一。抗菌抗病毒纤维由于其优良的特性，在各项领域都有着良好的应用，包括：抗菌纸、抗菌无纺布、伤口敷料、抗菌包装材料等，对人们的生活有着重要的、积极的影响。

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化获得的聚合物，储量仅次于纤维素。壳聚糖表现出优异的抗菌、抗病毒特性，对细菌、真菌、包膜病毒具有强烈的抑制效果。壳聚糖是一种二级氧化剂，对自由基具有清除作用。壳聚糖具有生物相容性、低毒甚至无毒、可生物降解等特性。更为重要的是壳聚糖拥有许多带正电荷的氨基，氨基具有阳离子的特性，它们可以与细菌细胞表面带负电荷的脂质、蛋白质和碳水化合物发生静电相互作用，从而抑制细菌的生长。同时，研究表明，壳聚糖具有抗病毒的功能。壳聚糖可以通过直接作用和间接作用抑制病毒感染，直接作用是通过带正电荷的氨基干扰维持病毒活性和生长的受体；间接作用是通过增强巨噬细胞和自然杀伤细胞的增殖能力，从而提高抵抗力。

因此，作为天然抗菌、抗病毒聚合物的壳聚糖受到了广大科研人员的关注。壳聚糖在纤维后整理中的重要应用包括抗菌、抗病毒、抗异味、凝血、抗静电、抗皱、抗氧化等，在各个领域都具有潜在的应用价值。根据有关研究，壳聚糖在纤维的负载量和稳定性是影响抗菌、抗病毒性能的关键因素。为了在纤维上引入壳聚糖，人们已经做了大量的工作，主要包括物理方法(如涂布法、湿式添加法、喷涂等)和化学方法(如接枝改性法、改性法等)。涂布、吸附是制备的常用方法，虽然方法简单，但存在抗菌抗病毒剂大量流失的致命问题。

现有研究表明，多元羧酸是有效的交联剂，Dept.of Textiles等人利用柠檬酸作为交联剂，壳聚糖为抗菌剂，利用浸轧法制备抗菌纤维。Facultad de Química等人在柠檬酸、壳聚糖存在的情况下，对预先紫外处理的纤维素纤维交联改性制备抗菌纤维。为了进一步提高壳聚糖抗菌纤维的抗菌性，Fu等人利用甲苯醛和2,3环氧丙基三甲基氯化铵对壳聚糖化学处理制备双抗菌基团的壳聚糖，并在柠檬酸存在的情况下，交联在纤维上，制备抗菌纤维，该抗菌纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率高达100％。以上研究表明，将壳聚糖引进纤维制备抗菌抗病毒纤维是一种有效的方法。然而，壳聚糖的水溶性差、粘度高，导致壳聚糖在材料中的固定量低，限制其广泛应用。

壳寡糖(COS)是壳聚糖降解的产物，与壳聚糖拥有相似的化学结构。壳寡糖相比于壳聚糖，拥有分子量更小、水溶性更强、粘度更低、游离氨基更多等优势。因此，将壳寡糖应用于纤维具有更大可能性和优越性。然而，据我们所了解，还没有关于壳寡糖接枝在纤维上的工作报道。采用常见的浸轧法、浸渍法常常不能获得好的效果，可能的原因是壳寡糖分子量小、水溶性好，在处理过程中容易流失。因此，开发具有高负载量壳寡糖的抗菌抗病毒纤维具有重大的意义。