[发明专利]一种细菌纤维素/壳寡糖/γ-聚谷氨酸复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种细菌纤维素/壳寡糖/γ‑聚谷氨酸复合膜及其制备方法和应用，本发明以细菌纤维素、壳寡糖、γ‑聚谷氨酸为复合膜的主要成分，基于动静态组合发酵以及原位改性方法利用羧基活化制备共价结合的双网络互穿的复合膜，通过此方法不仅提升了细菌纤维素膜的产量，得到的复合膜具有优良的机械性能和溶胀性能，同时具有优异的装载药物的能力，且对药物的缓释能力较好，具有在药物载体或传感器领域应用的潜力。

技术领域

本发明属于膜材料技术领域，具体涉及一种细菌纤维素/壳寡糖/γ-聚谷氨酸复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

细菌纤维素(BC)是由木醋杆菌等微生物发酵得到的一种由β-1,4葡萄糖苷键连接而成的无支链的长链聚合物，具有较高的纯度、聚合度、杨氏模量、吸水率、结晶度、生物相容性和生物降解性好等优点，广泛应用于伤口敷料、药物缓释载体等领域。

然而细菌纤维素膜除了存在发酵生产成本较高、产量低和产品附加值低外。由于细菌纤维素分子以氢键的方式结合，干燥后水分蒸发会导致内部3D网络结构坍塌，使BC的亲水性不可逆，吸水膨胀后结构不能恢复，而表现出机械性能较差和亲水性不可逆的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种细菌纤维素/壳寡糖/γ-聚谷氨酸复合膜及其制备方法和应用。本发明以细菌纤维素、壳寡糖、γ-聚谷氨酸为复合膜的主要成分，基于动静态组合发酵以及原位改性方法利用羧基活化制备共价结合的双网络互穿的复合膜，通过此方法不仅提升了细菌纤维素的产量，得到的复合膜具有优良的机械性能和溶胀性能，同时具有优异的装载药物的能力，且对药物的缓释能力较好，具有在药物载体或传感器领域应用的潜力。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种细菌纤维素/壳寡糖/γ-聚谷氨酸复合膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)向发酵培养基中接种木醋杆菌种子液，动态发酵一段时间后转静态发酵，随后向其中添加无菌壳寡糖溶液继续静态发酵，得到细菌纤维素/壳寡糖复合膜；

(2)步骤(1)中得到的细菌纤维素/壳寡糖复合膜浸泡在碱液中，75～85℃恒温加热30～45min；

(3)将步骤(2)处理后的细菌纤维素/壳寡糖复合膜浸泡乙醇溶液中10～12h，然后冲洗至中性并干燥；

(4)将步骤(3)得到的干膜浸泡在羧基活化的γ-聚谷氨酸溶液中1.5～3h，冲洗、干燥后即可得到细菌纤维素/壳寡糖/γ-聚谷氨酸复合膜。

步骤(1)中，木醋杆菌动态发酵的时间为2～4h，静态发酵的时间为2天；添加无菌壳寡糖溶液后静态发酵的时间为6～8天。

步骤(1)中，所述发酵培养基组分为：葡萄糖60～70g/L、酵母膏10～15g/L、十二水合磷酸氢二钠3～5g/L、柠檬酸0.4～0.6g/L、无水硫酸镁0.1～0.3g/L。

步骤(1)中，木醋杆菌种子液制备方法为：将木醋杆菌斜面接种于种子培养基中，100～120rpm条件下培养22～28h；所述种子培养基的组分为：葡萄糖40～60g/L、酵母提取物4～6g/L。

步骤(1)中，无菌壳寡糖溶液的质量浓度为16.5％～24.75％；无菌壳寡糖溶液与发酵培养基的体积比为1:8～10。

步骤(2)中，所述碱液为浓度为0.05～0.2mol/L的NaOH溶液。步骤(3)中，乙醇溶液的体积浓度为60％～80％。

步骤(4)中，所述羧基活化的γ-聚谷氨酸溶液的制备方法为：将γ-聚谷氨酸充分溶解于pH为5～6的MES缓冲溶液中，然后加入EDC和NHS，20～25℃搅拌反应10～20min。

γ-聚谷氨酸与壳寡糖质量之比为1:2～4。