[发明专利]一种在线培养制备纳米纤维素抗菌复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于细菌纤维素复合材料的制备领域，特别涉及一种在线培养制备纳米纤维素抗菌复合材料的方法。

背景技术

细菌纤维素(Bacterial Cellulose，简称BC)膜独特的三维纳米纤维网状结构赋予其良好的透气、透水性能，能吸收60～700倍于其干重的水份，这些水均以自由水的形式存在。与其它人工皮肤和伤科敷料相比，该膜的主要特点是与皮肤相容性好，无刺激性；纳米纤维素纤维不会和伤口粘连，不会造成二次伤害，剥离时也不会有残留；在潮湿情况下对液、气及电解物有良好的通透性、能够迅速吸收伤口血液和组织液，防止伤口感染化脓，又能为慢性伤口附近的组织再生提供湿润的环境，促进伤口愈合和有效减轻疼痛，有利于皮肤组织生长。此膜作为缓释药物的载体携带各种药物，利于皮肤表面给药，促使创面的愈合和康复。目前，具有高附加值的生物医用敷料的开发已成为细菌纤维素领域的研发热点。

细菌纤维素本身不具有抗菌性能，以其为基底制备抗菌敷料，只能通过后期整理时复合进抗菌材料，譬如苯扎氯铵、纳米银或壳聚糖等抗菌剂来赋予BC敷料抗菌性能。这样的技术生产周期长，过程繁琐，效率低。由于在发酵培养基中添加抗菌材料会抑制细菌繁殖，因此一直无法解决在线培养合成细菌纤维素抗菌膜的技术难题。因此有必要开发一种新技术，在培养时将现有的抗菌材料与细菌纤维素复合制备成复合抗菌膜材料。

另一方面，纱布是纺织基传统伤科敷料，目前该类敷料存在以下问题：(1)其吸水性能较差，保湿能力不足；(2)载药和缓释的能力差；(3)易与伤口粘连，换药时造成二次创伤；(4)不能及时吸收伤口组织分泌出来的体液和其他物质；(5)单层纱布的物理阻隔作用较差，无法阻挡空气中的灰尘和微生物，不能为伤口愈合提供一个相对湿润和无菌的环境，无法促进伤口愈合。以上这些缺陷限制了纺织基敷料在高档产品上的应用。传统纱布敷料已越来越不能满足人们处理伤口的要求。如在这些传统敷料表面涂覆上一层纳米纤维结构的细菌纤维素，将可以赋予这些传统敷料保湿、缓释、不粘连、促愈合等新功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在线培养制备纳米纤维素抗菌复合材料的方法，该方法制备效率高，方法简便易行，成本低廉；该细菌纤维素复合材料表面具有纳米级的三维纤维网状结构，其抗拉强度较之纯细菌纤维素膜得到极大的提高，可广泛应用于面膜、创伤敷料、敷贴、人造皮肤等产品。

本发明的一种在线培养制备纳米纤维素抗菌复合材料的方法，包括：

(1)将活化过的细菌纤维素生产菌接入液体培养基扩培，于20-30℃下以100-250r/min动态培养或者静置培养12～48h；将液体培养基转移至含有骨架材料模具的生物反应器中培养0.5-20天，向液体培养基中添加抗菌材料，在生物反应器中继续培养0.5-20天后即得未纯化的纳米纤维素抗菌复合材料；

(2)将上述细菌纤维素膜从骨架上剥离后或者直接将该复合材料浸泡于0.5～2wt％的NaOH溶液中，于70-100℃水浴处理30-120min，洗涤至中性，即得纯化的纳米抗菌细菌纤维素膜或其复合材料。

所述步骤(1)在含有骨架材料模具的生物反应器中培养条件为于20-32℃下静置培养或者以3-200rpm动态培养。

所述步骤(1)中的骨架材料为高分子聚合物、纤维素、纤维素衍生物、多糖类、琼脂、海藻酸类、透明质酸、甲壳素、涤纶、丙纶、蛋白质、多肽、明胶、胶原、真丝、硅胶、橡胶、木材、淀粉、尼龙、奥纶、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯乙醇、特氟纶、聚四氟乙烯、塑料、聚丙烯酰胺、纱布、棉布、纸张、羊毛、壳聚糖、壳聚糖衍生物、聚谷氨酸、二氧化硅、玻璃、陶瓷、紫砂、金属盐、金属氧化物中的一种或几种。

所述步骤(1)中的骨架材料为膜状或者带网眼的材料，网眼孔径为0.05mm-10mm，孔的形状是圆形、方形、三角形、椭圆形、心形、菱形或五角星形。