[發(fā)明專利]一種三明治結構的細菌纖維素液體吸收性材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103083136A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 陳仕艷;張云;楊敬軒;李喆;王利群;鄭羿;王華平
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: A61F13/15
• 分類號: A61F13/15;A61L15/28
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發(fā)明涉及一種液體吸收性材料及其制備方法，特別是一種三明治結構的細菌纖維素液體吸收性材料及其制備方法。

背景技術

目前，液體吸收性材料在許多領域有著廣泛的應用。如：生物醫(yī)用領域的止血材料，可以控制創(chuàng)面滲血，保證手術視野清晰，提高手術效率；吸收傷口滲出液的敷料，可以延長敷料在滲出性傷口上的使用時間，降低治療成本，有效縮短傷口的愈合時間；用于個人護理的液體吸收性材料，可以應用于尿布、鍛煉褲、衛(wèi)生巾、失禁用內衣、繃帶等，提供清潔、舒適的個人衛(wèi)生環(huán)境。

液體吸收性材料要求材料具有良好的吸收液體的能力，通常使用親水性較好的高分子材料。而隨著社會的進步，人們生活品質的提高，對液體吸收性材料提出了更高的要求。要求液體吸收性材料具有更好的液體吸收性、生物相容性、舒適性及力學性能。

細菌纖維素（Bacterial?Cellulose，也稱微生物纖維素）是一種納米纖維材料。其以細菌細胞內部作為生物合成反應器，將葡萄糖小分子在酶催化作用下經(jīng)過一系列復雜的變構過程最終通過β-1,4-糖苷鍵結合形成β-1,4-葡萄糖鏈由細菌系細胞側面的催化位點擠出。β-1,4-葡萄糖鏈彼此之間通過分子內與分子間氫鍵作用，逐步、分層地形成脂多糖層、類晶團聚體、纖維素微纖并最終形成纖維素。這一系列的細胞外（Extracellular）成形過程被稱為“纖維素的自組裝”。正是這個獨特的微生物參與的過程賦予了細菌纖維素良好的理化性能

細菌纖維素材料具有超細三維網(wǎng)狀結構；良好的吸濕、保濕以及透氣性能；超高的持水性與濕態(tài)強度；高抗張強度與彈性模量等等。大量研究表明細菌纖維素材料具有良好的體內、體外生物相容性，加上其優(yōu)異的形狀可調控性與形狀維持性使其在構建體內、體外組織工程支架材料具有得天獨厚的優(yōu)勢。目前已經(jīng)應用在食品、醫(yī)藥、紡織、造紙、化工、采油、選礦等行業(yè)。隨著發(fā)酵工藝的不斷改進，細菌纖維素的產(chǎn)量和產(chǎn)能逐漸得到提高，成本逐漸降低。以細菌纖維素制備的液體吸收性材料可以廣泛應用于醫(yī)藥、個人護理、日用化工等各領域。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一種三明治結構的細菌纖維素液體吸收性材料，是由三層結合緊密的細菌纖維素膜構成，所述的三層結合緊密的細菌纖維素膜包括上超吸層和下超吸層以及處于中間的儲液層；所述的結合緊密是指所述超吸層的纖維素微纖絲與所述儲液層的纖維素微纖絲通過β-1,4-葡萄糖鏈中的分子內與分子間氫鍵結合，形成分子層，層與層之間也通過分子內與分子間氫鍵結合，無明顯物理分層；組成細菌纖維素的基本單元并非單根β-1,4-葡萄糖鏈，而是預微纖絲（premicrofibril），其由β-1,4-葡萄糖鏈組成，每9根β-1,4-葡萄糖鏈相互平行，通過分子內與分子間氫鍵結合，呈左手三螺旋狀，是組成微纖絲（microfibril）的基本單位，直徑為1.5nm。微纖絲（microfibril）直徑為3.5nm，微纖與微纖之間通過分子內與分子間氫鍵結合，β-1,4-葡萄糖鏈呈平行排布，形成纖維素I型結晶結構。

其中所述上超吸層和下超吸層中的纖維素含量均為0.7×10^-2～1.0×10^-2g/cm³，所述儲液層中的纖維素含量為0.2×10^-2～0.5×10^-2g/cm³。

作為優(yōu)選的技術方案：

如上所述的一種三明治結構的細菌纖維素液體吸收性材料，所述的細菌纖維素膜是由菌種在靜置培養(yǎng)條件下，消耗糖源，與細胞內合成β-1,4-葡萄糖鏈并擠出細胞體外。3～4條β-1,4-葡萄糖鏈通過分子內與分子間氫鍵作用形成脂多糖層，4～5個脂多糖層通過分子內與分子間氫鍵形成直徑在1.5nm左右的類晶團聚體，3～5個類晶團聚體通過分子內與分子間氫鍵形成直徑在3.5nm左右的纖維素微纖絲，多條微纖絲通過分子內與分子間氫鍵作用形成纖維素絲束，多條絲束通過分子內與分子間氫鍵作用形成纖維素絲帶。菌種細胞在培養(yǎng)液表面無序運動，即使細胞發(fā)生分裂也不會影響纖維素絲帶發(fā)生斷裂。由β-1,4-葡萄糖鏈通過分子內與分子間氫鍵形成的纖維素微纖絲相互交織，彼此通過分子內與分子間氫鍵相互作用，最終在液面形成類似與無紡布結構的細菌纖維素膜。

如上所述的三明治結構的細菌纖維素液體吸收性材料的厚度為9～16mm，其中所述上超吸層和下超吸層的厚度均為3～4mm，所述儲液層的厚度為3～8mm。

本發(fā)明還提供了一種三明治結構的細菌纖維素液體吸收性材料的制備方法，包括以下步驟：

1）發(fā)酵培養(yǎng)液的調配；