[发明专利]一种细菌纤维素/胶原-壳聚糖复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种细菌纤维素/胶原-壳聚糖复合材料及其制备方法，属于生物医用材料、抗菌及美容化妆材料等领域。

背景技术

细菌纤维素（bacterial cellulose，简称BC）是一类由微生物发酵产生的天然高分子聚合物，其化学结构与植物纤维素相同，都是由D-吡喃葡萄糖以β-1，4-糖苷键链接而成，但是BC的宏观结构与植物纤维素相比有很大的不同，具有特殊的结构和性能。BC具有天然的精细网络结构，纯度、聚合度和结晶度高，抗张强度高，持水能力强，透水透气性能好，生物相容性好，可生物降解，合成过程具有良好的可调控性。基于其优异的性能，细菌纤维素类生物医用材料具有广阔的应用前景和潜在的巨大市场价值。目前，国内外已经在美容、人工皮肤、生物补片等领域开发一些产品。然而BC作为生物材料仍有一定缺点，缺乏生物活性，细胞粘附性差，因而限制了BC的进一步应用范围。

胶原是细胞外基质的主要化合物，也是一种天然的生物高分子，在动物细胞中扮演结合组织的角色，主要分布于哺乳动物体内结缔组织内，如皮肤、骨、软骨、腱及韧带，共有14种，其中Ⅰ型胶原最为丰富，且性质优良，被广泛用作生物材料。Ⅰ型胶原分子具有若干的三股超螺旋结构，它通过侧向共价交联、错位阶梯式排列聚集成直径为50～200nm的胶原微纤维。胶原微纤维再进一步侧向排列形成胶原纤维。胶原具有良好的耐湿热稳定性，良好的生物相容性，生物可降解性，经处理可以消除抗原性，对组织恢复有促进作用，且无异物反应。胶原分子上还提供了许多可供细胞生长、分化、增殖和代谢的结合位点，因此可用作组织修复支架材料、生物可降解缝合线、人造皮肤、人工角膜、伤口敷料、人造腱及血管等。但是胶原降解速率过快，交联后的胶原加工性能差，缺乏柔韧性，拉伸强度低的缺点限制了其更广泛的应用。

基于此，将细菌纤维素与胶原复合，既可克服细菌纤维素生物活性差的确定，又能利用细菌纤维力学性能好的优点，制备出综合性能更优、应用更广的细菌纤维素/胶原复合材料。

目前，对于这一方面的研究和专利也比较多，大部分都是采用直接浸渍法或者是溶液共混后冷冻-解冻法制备细菌纤维素/胶原复合材料。由于细菌纤维素和胶原微观结构上存在一定的差异，采用直接浸渍法较难保证胶原能够浸入细菌纤维素内，尤其是短时间的浸渍处理。溶液共混-冷冻解冻法虽然可以制备细菌纤维素/胶原复合材料，但是这种方法破坏了细菌纤维素原本的三维网络结构，二者很难形成互穿网络结构，因而会大大降低材料的机械性能。此外利用发酵原位培养的方法虽然可以制得一定的细菌纤维素/胶原复合材料，但是其生产周期长，成本高，处理过程复杂。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种细菌纤维素/胶原-壳聚糖复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的细菌纤维素/胶原-壳聚糖复合材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种细菌纤维素/胶原-壳聚糖复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备并纯化细菌纤维素；

（2）通过负压渗透法或正压法将胶原充分浸入细菌纤维素的网络中，再利用交联剂交联细菌纤维素/胶原复合材料中的胶原，制得细菌纤维素/胶原互穿网络复合材料；

（3）将上述复合材料除去未反应的交联剂后，再在壳聚糖或其衍生物类抗菌剂溶液中浸泡，制备得到具有抗菌效果的复合材料。

优选地，所述负压渗透法为：将胶原配制0.01%～1%（w/v）的胶原溶液，按滤布-细菌纤维素-胶原溶液的先后顺序放入密闭容器中，密闭容器的底部设有通孔，从密闭容器的底部抽真空，使胶原溶液进入细菌纤维素中，得到细菌纤维素/胶原复合材料；

所述正压法为：将胶原配制0.01%～1%（w/v）的胶原溶液，将细菌纤维素和胶原溶液一同加入密闭容器中，加压，制得细菌纤维素/胶原复合材料。

优选地，所述壳聚糖衍生物类抗菌剂为壳聚糖季铵盐或壳聚糖季磷盐。

优选地，所述细菌纤维素的制备：

以椰汁及其果肉提取物为培养基主要成分，并添加酵母提取物、葡萄糖以及微量元素，得到种子培养基，取活化后的木醋杆菌菌种接入种子培养基中，进行震荡培养，取该种子液接入发酵培养液中，摇匀，静态培养制得细菌纤维素。