中藥改性抗花粉過敏粘膠纖維的制備及性能

吳天昊 邢明杰 石亞男

（青島大學(xué)，山東青島， 266000）

隨著功能性紡織品材料的不斷拓展，醫(yī)用紡織材料的研究也在不斷深入。生活中常常出現(xiàn)花粉過敏現(xiàn)象，花粉過敏患者如不及時(shí)接受治療，很容易引起呼吸系統(tǒng)疾病，特別嚴(yán)重者會(huì)引起心力衰竭、器官受損等致命性疾病［1］。尤其是中老年人免疫力低下，容易發(fā)生花粉過敏，引起咳嗽不斷，血壓上升，有可能導(dǎo)致休克或腦卒死等嚴(yán)重后果［2］。除了在花粉濃度較高的場(chǎng)所外，附著在服裝上的花粉也容易引發(fā)花粉過敏癥。目前，有關(guān)抗過敏紡織品的加工方法較多。如采用苯酚樹脂抗過敏劑，這是一種由酸或堿催化，苯酚類和甲醛加成縮聚制成的熱硬性樹脂，其成本低、效果好、使用范圍廣，但缺點(diǎn)是甲醛的毒性較高，因此在使用時(shí)受到一定限制。另一種是催化酶法，使用的催化酶大多都是過氧化物酶，在聚合之前加入過氧化氫，聚合時(shí)使用含水有機(jī)溶劑，再通過過濾回收聚合物。這種聚合物不使用毒性甲醛，催化活性高，可按照要求控制溶解性和分子量，在室溫下可聚合，操作簡(jiǎn)單。酶法苯酚樹脂抗過敏劑對(duì)塵虱的抗過敏效果是普通抗過敏劑的百倍以上［3］。用聚己內(nèi)酯通過靜電紡絲制成非織造布，然后添加酶法苯酚樹脂后制成抗過敏材料，這種材料抗過敏性優(yōu)良，同時(shí)靜電紡絲納米纖維還可以有效捕獲過敏性物質(zhì)［4］。邵偉力等人利用靜電紡絲將中藥提取物和聚乙烯醇（PVA）水溶液混合，制備了納米纖維中藥緩釋放膜［5］。

本研究通過中藥抗花粉過敏有效成分與粘膠紡絲液混合，紡絲得到一種較持久有效的中藥改性抗花粉過敏粘膠纖維（以下簡(jiǎn)稱改性粘膠纖維），并測(cè)試分析其性能。

1 試驗(yàn)

1.1 主要試驗(yàn)材料

中藥成分：丹皮酚，銀杏葉，苦參，地膚子，白鮮皮，蛇床子。

凝固浴：硫酸，硫酸鈉，硫酸鋅，氫氧化鈉；DPPH自由基，無(wú)水乙醇，透明質(zhì)酸酶（300 IU/mg），透明質(zhì)酸鈉，乙酰丙酮溶液，冰醋酸，無(wú)水醋酸鈉，對(duì)二甲氨基苯甲醛，濃鹽酸，氫氧化鈉，氯化鈣，1%醋酸洋紅。

1.2 主要試驗(yàn)器材

DYS-106型生物顯微鏡，LLY-06E型電子單纖維強(qiáng)力儀，DHG-9070A型烘箱，BSA124S型精密天平，Y151型纖維摩擦因數(shù)測(cè)定儀，ND50000型超微量紫外可見光分光光度計(jì)。

1.3 中藥配方

地膚子中含有大量的皂苷，皂苷中形成的疏水區(qū)域以及一條或多條親水區(qū)域具有很好地減輕身體毒素的效果［6］。有研究表明皂苷在特定的條件中可以發(fā)生自組裝形成膠束，皂苷中的多糖具有很強(qiáng)的親水性，苷元又具有親脂性，這兩種成分可以顯著提高難溶性物質(zhì)的溶解。同時(shí)皂苷的表面活性可以將疏水性的物質(zhì)包覆在其中，作為載體發(fā)揮其疏水性分子的作用。

中醫(yī)治療花粉過敏的中藥配方主要有丹皮酚、銀杏葉、苦參、地膚子、白鮮皮、蛇床子6味中藥［7］。配方中白鮮皮含有梣酮、黃柏酮、白鮮堿等化合物，地膚子中含有脂肪油、生物堿、黃酮的成分，苦參中含有苦參堿、黃酮類較多，丹皮酚中含有酚類物質(zhì)，配方中各中藥的有效成分復(fù)合作用，根據(jù)病情嚴(yán)重程度中藥濃度有一定的變化。濃度越大，織物上附著的有效成分越多，考慮到后續(xù)纖維紡制以及成本等因素，改變中藥有效成分含量，測(cè)試對(duì)花粉失活率的影響，并優(yōu)選配方。提取比例均為20∶1，每20 g中藥提取出1 g的粉末，提取方法有常見的煎煮法、回流法、浸漬法、滲漉法等，再經(jīng)過純化保留中藥的有效成分，去除有毒成分和無(wú)效成分。提取物為多種藥理活性物質(zhì)按一定比例組成的有效成分群，具有中藥多成分的特點(diǎn)，中藥提取物粉末均由匯林生物制品公司提供。提取物粉末配方A：丹皮酚0.5 g，銀杏葉0.5 g，苦參0.5 g，地膚子0.4 g，白鮮皮0.3 g，蛇床子0.25 g。提取物粉末配方B：丹皮酚1 g，銀杏葉1 g，苦參1 g，地膚子0.8 g，白鮮皮0.6 g，蛇床子0.5 g。

1.4 花粉失活率測(cè)試

花粉會(huì)引起過敏是因?yàn)榛ǚ壑邪罅康逆叻鬯兀叻鬯乩锩婧写罅康闹旅舻鞍祝?dāng)這些致敏蛋白失去活性后再被人體吸入就不會(huì)引起過敏反應(yīng)。因此，可以通過測(cè)試織物上花粉的失活率（失活率=死亡細(xì)胞數(shù)量/總細(xì)胞數(shù)量）來(lái)進(jìn)一步判斷所配制的中藥配方是否可以起到抗花粉過敏的作用。

試驗(yàn)方法：將適量的百合花花粉均勻鋪在經(jīng)過中藥提取物粉末溶液（中藥有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%）浸泡過的織物上，將織物在自然環(huán)境下放置24 h，然后將花粉轉(zhuǎn)移到載玻片上，分別用適量的1%醋酸洋紅（perls stain，伊紅法）染色20 min，然后通過顯微鏡觀察，結(jié)果如圖1所示。

圖1 中藥配方浸泡織物對(duì)花粉失活率的顯微鏡觀察

圖1（a）中有少量細(xì)胞被染成紅色，被染成紅色的細(xì)胞大約占15%左右，即該樣品的花粉失活率為85%；而圖1（b）幾乎所有的細(xì)胞沒有被染色，即該樣品的花粉失活率為100%。說(shuō)明經(jīng)過配方A處理過的織物上部分花粉還有活性，而配方B處理過的織物上花粉已經(jīng)全部失去活性。因此，配方B的抗花粉過敏效果比配方A好。

1.5 改性粘膠纖維的制備

將配方B的中藥提取物粉末溶液與粘膠紡絲液共混，配制成含中藥有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%和5%的粘膠紡絲液（分別記為3%改性粘膠和5%改性粘膠），共混后采用濕法紡絲，粘膠紡絲液由山東雅美科技有限公司提供，經(jīng)過過濾、脫泡、紡絲、凝固、拉伸、堿洗、烘干、熱定形等工序制成改性粘膠纖維。

1.6 改性粘膠纖維性能測(cè)試

纖維微觀形貌圖：采用生物顯微鏡觀察改性粘膠纖維表面的微觀形態(tài)，同時(shí)與普通粘膠纖維進(jìn)行對(duì)比。

纖維力學(xué)性能：采用LLY-06E型電子單纖維強(qiáng)力儀測(cè)試每組纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，分別測(cè)試20次，最后取平均值。

纖維回潮率：通過DHG-9070A型烘箱采用箱外冷稱法進(jìn)行測(cè)量。

摩擦性能：采用Y151型纖維摩擦因數(shù)測(cè)定儀，用絞盤法測(cè)量。共測(cè)試30次，最后取平均值。

DPPH自由基清除試驗(yàn)：人體細(xì)胞中含有組胺、白三烯、激肽等過敏介質(zhì)，在過敏性物質(zhì)的刺激下機(jī)體會(huì)產(chǎn)生大量的自由基，自由基氧化后未及時(shí)清除，將會(huì)破壞肥大細(xì)胞和嗜堿性細(xì)胞的細(xì)胞膜，使細(xì)胞膜變異進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞不穩(wěn)定，當(dāng)不穩(wěn)定的細(xì)胞遇到過敏原后，抗原抗體發(fā)生特異反應(yīng)，釋放出過敏介質(zhì)。因此可以通過測(cè)試?yán)w維清除自由基能力來(lái)衡量其抗花粉過敏的效果。采用測(cè)試樣品517 nm處的吸光度來(lái)計(jì)算物質(zhì)的抗氧化劑清除自由基的能力。

取無(wú)水乙醇溶液200 mL于燒杯中，加入20 mg的DPPH自由基，制得0.1 mg/mL的DPPH/乙醇溶液。樣品組I是將3%改性粘膠纖維、5%改性粘膠纖維剪碎后稱取20 mg 分別放入I1、I2離心管中，加入DPPH/乙醇溶液至2 mL刻度，混合均勻后，室溫放置30 min。空白組J則取等體積的乙醇代替DPPH/乙醇溶液，平行操作。對(duì)照組K是取等體積的DPPH/乙醇溶液加入離心管至2 mL刻度。各試管充分混合均勻后，室溫靜置30 min，用ND50000型超微量紫外可見光分光光度計(jì)測(cè)試試管中上部清液517 nm處的吸光度。各試樣成分對(duì)比如表1所示。

表1 DPPH自由基清除試樣成分對(duì)比

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維微觀形態(tài)

圖2為普通粘膠纖維和改性粘膠纖維表面形貌圖。可以看出，與普通粘膠纖維相比，改性粘膠纖維縱表面比較粗糙，這是因?yàn)橹兴幱行С煞峙c粘膠原液混合，中藥有效成分的顆粒較大，在纖維的表面形成凸起，導(dǎo)致纖維表面凹凸不平，同時(shí)也可以看出中藥有效成分均勻附著在纖維上，這對(duì)纖維起到抗花粉過敏作用奠定了良好條件。

圖2 3種粘膠纖維表面微觀形態(tài)對(duì)比

2.2 纖維力學(xué)性能

3種粘膠纖維的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果如表2所示。可以看出，與普通粘膠纖維相比，改性粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均有所下降，中藥有效成分含量越高，下降越多。這是由于改性粘膠纖維中存在著分散相應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)不均勻或出現(xiàn)缺陷，這也說(shuō)明添加配方B對(duì)粘膠纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一定影響。

表2 3種粘膠纖維的力學(xué)性能測(cè)試對(duì)比

改性粘膠纖維的回潮率高于普通粘膠纖維，這與中藥有效成分中含有的官能團(tuán)有關(guān)，中藥中含有大量的羥基、酰胺基、醛基等官能團(tuán)，這些官能團(tuán)都具有很好的親水性，同時(shí)中藥有效成分顆粒較大，增加了纖維內(nèi)孔隙，纖維的比表面積也增大，進(jìn)而使纖維的吸濕性提高。

摩擦因數(shù)的變化主要與中藥有效成分顆粒的大小有關(guān)，加入中藥有效成分后，纖維表面粗糙不平，進(jìn)而導(dǎo)致改性粘膠纖維的摩擦因數(shù)略高于普通粘膠纖維。

3%改性粘膠纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率相較于5%改性粘膠纖維都要高一些，回潮率與摩擦因數(shù)低一些，這說(shuō)明中藥有效成分含量對(duì)粘膠纖維大分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有部分影響。

2.3 DPPH自由基清除試驗(yàn)

DPPH自由基清除試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。DPPH自 由 基 清 除 率=［1-（AI-AJ）/AK］×100%。其中，AI為樣品組的吸光度；AJ為空白組的吸光度；AK為對(duì)照組的吸光度。

由表3可知，5%改性粘膠纖維清除DPPH自由基的能力略微高于3%改性粘膠纖維，說(shuō)明纖維中中藥成分的含量越高，清除自由基的能力越高。但纖維中中藥有效成分含量越高，纖維力學(xué)性能越差，5%改性粘膠纖維已經(jīng)具有80%的自由基清除率。

表3 試樣的吸光度及DPPH自由基清除率

3 結(jié)論

（1）通過中藥配方A與配方B對(duì)比得出，配方B處理過的織物對(duì)抗花粉過敏性較好，將配方B的中藥有效成分與粘膠纖維紡絲原液溶合可制得具有抗花粉過敏的改性粘膠纖維。

（2）中藥有效成分含量越高，改性粘膠纖維的抗過敏性越好，同時(shí)纖維的力學(xué)性能也變差。3%改性粘膠纖維自由基清除率為72.63%，5%改性粘膠纖維自由基清除率為80.02%，說(shuō)明改性粘膠纖維抗花粉過敏性能良好，可用于制備抗花粉過敏織物。