殼聚糖/乙酸纖維素/銀納米線復合物的制備及抑菌性能探究

□鞏亞明 張沓文 李 冬 張 潮 姜宇乘

殼聚糖是一種天然無毒的碳水化合物，具有良好的生物降解性和生物相容性。已有研究表明，殼聚糖具有抗菌活性，纖維素是一種由葡萄糖組成的大分子多糖，因為其良好的生物可降解性和生物相容性，可作為乳化劑、增稠劑及膠凝劑等被廣泛應用。銀納米線作為唯一無機納米材料，比納米銀粒子具有更好的粘性、強的附著力和韌性等特性。因此，本文設(shè)計以殼聚糖－乙酸纖維素共混物為基礎(chǔ)上嵌入了銀納米線，將能夠在提高抗菌性能的基礎(chǔ)上同時提高復合物的機械性能，為下一步制備抗菌復合膜奠定基礎(chǔ)。

一、實驗部分

(一)主要實驗原料及儀器設(shè)備。實驗原料:殼聚糖(脫乙酰度85%，分析純，國藥集團化學試劑有限公司);聚谷氨酸(分析純，上海至鑫化工有限公司);冰醋酸(分析純，上海振興化工一廠);氫氧化鈉(分析純，上海振興化工一廠);醋酸纖維素膜(分析純，北京泛博生物化學有限公司);瓊脂(分析純，北京泛博生物化學有限公司)。儀器設(shè)備:磁力攪拌加熱器(CJJ79 －1，杭州儀表電機廠);數(shù)顯恒溫真空干燥箱(DZF －150，鄭州長城科工貿(mào)有限公司);箱式電阻爐(馬弗爐，SX2 －2．5 －10，天津市中環(huán)實驗電爐有限公司);超聲波清洗器(KQ－100，昆山市超聲儀器有限公司);恒溫培養(yǎng)箱(DHP －9162，上海一恒科學儀器有限公司);超凈工作臺(SW －CJ －1FD，蘇州凈化設(shè)備有限公司);高壓滅菌鍋(LDZX －50KBS，上海申安醫(yī)療器械廠);恒溫振蕩搖床(ZWY－103B，上海智城分析儀器制造有限公司);傅里葉變換紅外光譜儀(MAGNA － IR560E． S． P，美國Nicolet 公司)。

(二)銀納米線的制備。分析天平稱取0．68g 硝酸銀，溶解于60mL 乙二醇中。稱取將pvp1． 766g 和4． 6mg 氯化鈉于120℃磁力攪拌600r 的條件下溶解于40ml 乙二醇中。將該混合溶液在劇烈攪拌下緩慢滴入硝酸銀乙二醇溶液中，攪拌5 分鐘。然后將上述溶液轉(zhuǎn)移到125mL 高壓反應釜中，在160℃高溫條件下反應7h，取出用甲醇洗滌三次，用丙酮在高速離心機上沉淀離心。得到銀納米線，備用。

(三)復合物的制備。取適量殼聚糖加入0．2 % 的乙酸溶液中，攪拌至溶解，配制濃度為1%(W/V)的殼聚糖溶液。取0．05g 乙酸纖維素，加入20mlN－N 二甲基酰胺中，在75℃水浴下攪拌直至溶解，然后將其混入殼聚糖的乙酸溶液中，充分攪拌。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去N－N 二甲基酰胺，得到白色膠狀物。

分別取為3ml、4ml、5ml 的銀納米線乙醇液，并混入白色膠狀物，得到不同銀納米線參入量的殼聚糖/乙酸纖維素/銀納米線復合共混物。

(四)復合物的抑菌性能研究。

1．培養(yǎng)基的配制。牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基:牛肉膏0．5%，蛋白胨1%，氯化鈉0． 5%，pH 7．0 ～7．2，瓊脂2%。

菌懸液的制備:一是菌種活化:在無菌環(huán)境下，挑取菌種涂布于牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上活化一代，于37℃培養(yǎng)24 ～48 h后觀察。取單菌落接種于斜面上，備用。二是菌懸液的制備:用接種環(huán)勾取1 環(huán)大腸桿菌牛肉骨蛋白胨液體培養(yǎng)基中(不加瓊脂)，于37℃培養(yǎng)24 ～48 h。

2．抑菌圈的測定。取直徑為6 厘米的培養(yǎng)皿，然后將45°C左右的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基傾注入培養(yǎng)皿，充分混勻待凝。將生長至對數(shù)期的大腸桿菌菌液取適量分別加入到固體培養(yǎng)基之上，用刮棒將培養(yǎng)基表面的菌液刮平整，在其上面均勻取四位置作為試驗點，四個點分別為三個復合物和一個對照，將含有不同濃度實驗制備的復合物的抗菌液均勻涂抹在直徑為6mm 的圓形醋酸纖維素膜上并在室溫條件下晾干，將4 片纖維素膜分別置于培養(yǎng)皿中的4 個試驗點上，于37°C 培養(yǎng)12 h 和24h，觀察抗菌膜周邊的細菌的生長情況，記錄抑菌圈的直徑。

圖1 銀納米線的UV－vis 圖譜

二、結(jié)果與討論

(一)銀納米線的UV－vis 圖譜。從圖1 中可以看到，銀納米線有兩個明顯的吸收峰，分別在353 和392nm 處，這與文獻報道一致。其中，353nm 的吸收峰對應于銀納米線的四極矩共振激發(fā)引起的，而392nm 處的吸收峰可歸結(jié)為銀納米線的橫向等離子共振。

表1 復合物抑菌圈平均直徑

(二)復合物的抗菌實驗結(jié)果。本實驗以大腸桿菌為實驗對象，采用抑菌圈法考察殼聚糖/乙酸纖維素/銀納米線復合物的抗菌性能。將不同銀納米線摻入量的復合物，以及殼聚糖對照分別均勻涂抹在直徑為6mm 的圓形滅菌后的醋酸纖維素膜上，置于試驗點上于37°C 培養(yǎng)24 h，觀察抗菌膜周邊的細菌的生長情況。殼聚糖/乙酸纖維素/銀納米線復合物培養(yǎng)12h、24h的抑菌圈結(jié)果，平均抑菌圈直徑結(jié)果見表1。

當培養(yǎng)時間為12h 時，不同銀納米線摻入量的復合物不同程度地在醋酸纖維素膜周邊形成了抑菌圈，其中銀納米線使用量為5mL 時，復合物的抑菌圈直徑最大，抑菌效果最明顯，當銀納米線使用量為3mL 時，復合物的抑菌圈直徑最小。結(jié)果表明，所制備的復合物隨著銀納米線摻入量的增大，抑菌圈直徑也增大。當培養(yǎng)時間為24 h 時，培養(yǎng)基開始出現(xiàn)菌落的生長，而醋酸纖維素膜周邊依然存在明顯的抑菌圈，沒有生出任何的菌落，其分布規(guī)律及抑菌圈直徑與培養(yǎng)12 h 時基本一致，說明所制備的復合物具有良好的抑菌效果，且具有持效性。