一種抗菌無紡布及其制備方法和應用
【專利摘要】本發(fā)明涉及無紡布領(lǐng)域，公開了一種抗菌無紡布及其制備方法和應用。本發(fā)明公開的抗菌無紡布對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和真菌均具有良好的抑菌效果，且制備方法簡單、成本低、無有害物質(zhì)產(chǎn)生，利于推廣應用。本發(fā)明公開的抗菌無紡布包括聚丙烯無紡布、蘆薈大黃素、戊二醛和聚乙烯亞胺。本發(fā)明還公開了所述抗菌無紡布的制備方法及所述抗菌無紡布在紡織工業(yè)的應用。
【專利說明】
-種抗菌無紡布及其制備方法和應用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及無紡布領(lǐng)域，尤其設及一種抗菌無紡布及其制備方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 無紡布(Non-woven FabriciNWF)，又稱不織布，是經(jīng)過針社機械或梳理機械處理、 用高壓形成或粘合生產(chǎn)的一種布狀物。無紡布和其它一般塑料膜或布匹的不同是在于它們 的生產(chǎn)工藝流程，它們的基本材料是幾乎相同的，如PVC(polycinyl chloride)、PE (polyethylene)、EVA(ethylene vintlacetate)、PVA(polyvinyl alcohol)、PP (polypropylene)、PET(polyethylene terephthal)等。無紡布在材料特性上擁有較大的表 面積、無屑片脫落，及對反應物、產(chǎn)物之間的阻力較小，是一種機械強度好的疏水性高分子 材料。
[0003] 聚丙締無紡布是無紡布中的一種，W丙締為單體，經(jīng)過聚合、烙體紡絲形成無紡 布。聚丙締無紡布W其成本低、化學穩(wěn)定性高等特點，廣泛應用于生物醫(yī)學、包裝、材料、農(nóng) 業(yè)、建材和家具等行業(yè)或領(lǐng)域中。近年來，聚丙締無紡布常被用作改性研究，目的是為了改 善其親水性，或者W其作為載體進行功能性分子的共價鍵結(jié)。
[0004] 目前國內(nèi)外對于無紡布表面的改性方法主要有直接表面改性法、光枝接改性法和 等離子體誘導枝接共聚合法，使無紡布表面具有可活化的基團。
[0005] 1、直接表面改性法:通過物理或化學的方法，直接通過溶劑進行表面反應或者運 用物理方法進行表面涂覆，使其產(chǎn)生一定有活性的基團。通過表面改性的無紡布可W不但 可W增加其親水性，而且對于其表面性質(zhì)具有較大的改善。
[0006] 2、光枝接改性:通過光還原反應進行，將光敏劑、單體和溶劑在紫外光福照的環(huán)境 下，用光敏劑奪取H，從而產(chǎn)生表面自由基;再利用表面自由基的活性與常用的單體枝接。光 枝接改性的光源利用較多的是UV紫外光。
[0007] 3、等離子體誘導枝接共聚合法:是W惰性氣體(Ar、He)或者可反應性氣體(N2、02) 經(jīng)過等離子體光輝通道放電產(chǎn)生的離子化氣體處理高分子材料表面，其可在材料表面產(chǎn)生 自由基或化學斷鍵等活性表面，與空氣接觸后產(chǎn)生過氧化物，之后進行枝接共聚反應。
[000引但現(xiàn)有的無紡布表面改性方法存在著技術(shù)上的缺陷。光枝接改性在改性過程中新 添加的光敏劑、單體等可能會對產(chǎn)品產(chǎn)生潛在危害，在食品應用中鮮有報道。等離子體誘導 枝接共聚合法的成本較高，而且制備條件及環(huán)境有一定要求。
[0009] 蘆苔大黃素 (Aloe emodin)，源自寥科植物掌葉大黃(化eum palmatum L.)和藥用 大黃(R.officinale Baill)等的根莖，也是百合科蘆苔屬植物蘆苔的主要提取物。其化學 名為1,8-二徑基-3-徑甲基蔥釀，結(jié)構(gòu)見式1;物理性狀為澄色針狀結(jié)晶粉末，烙點223~224 °C，易升華。
[0010]
[0011] 蘆苔大黃素，是大黃、蘆苔等植物的主要有效成分，具有解毒、抗炎、抗胃潰瘍、保 護肝組織等作用，對常見的致病細菌和真菌有良好的抗菌作用，可被應用到改制的抗菌材 料當中。從結(jié)構(gòu)上看，蘆苔大黃素具有對稱雙幾基的蔥釀結(jié)構(gòu)，同時具有兩個酪徑基和一個 燒控徑基，表明蘆苔大黃素有較強的生物活性。
[0012] 在抗菌和抗病毒方面，聲苔大黃素具有廣譜的抗菌作用，其中對革蘭氏陽性菌的 抑制能力要好于革蘭氏陰性菌，同時對病毒也呈現(xiàn)較好的活性。聚丙締無紡布擁有較大的 表面積，無屑片脫落，對于反應物或產(chǎn)物之質(zhì)阻力甚小，為機械強度佳之疏水性高分子材 料，且成本低、化學穩(wěn)定性高，是作為載體的較理想的材料之一。蘆苔大黃素 W其獨特的蔥 釀類結(jié)構(gòu)和抗菌特性，W期將其固定于聚丙締無紡布上制作成抗菌材料，并且期待作為一 種新型的天然產(chǎn)物交聯(lián)劑用于酶的固定化和食品領(lǐng)域中。
[0013] 因此，研發(fā)一種表面固定了蘆苔大黃素的聚丙締無紡布及其制備方法，是本領(lǐng)域 技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 有鑒于此，本發(fā)明公開了一種抗菌無紡布及其制備方法和應用，解決了將蘆苔大 黃素固定于聚丙締無紡布表面的技術(shù)問題。
[0015] 本發(fā)明公開了一種抗菌無紡布的制備方法，包括W下步驟：
[0016] a)、對聚丙締無紡布進行預處理；
[0017] b)、配制大黃素溶液；
[0018] C)、將預處理過的聚丙締無紡布用體積分數(shù)15~25%戊二醒溶液浸泡，清洗后干 燥；
[0019] d)、將步驟C)的產(chǎn)物用體積分數(shù)5~15%聚乙締亞胺溶液浸泡，清洗后干燥；
[0020] e)、將步驟d)的產(chǎn)物用步驟b)制得的大黃素溶液浸泡，乙醇脫色后在水中30°C震 蕩清洗2~化，干燥得產(chǎn)品。
[0021 ]優(yōu)選地，所述大黃素為蘆苔大黃素。
[0022] 優(yōu)選地，步驟a)所述的預處理為：將聚丙締無紡布用3~9mol/L的鹽酸溶液浸泡 2地，取出后用水清洗至無鹽酸殘留，及去除所述聚丙締無紡布表面的雜質(zhì)、油污和殘留添 加劑，干燥后儲存于干燥器中備用。
[0023] 優(yōu)選地，步驟b)具體為:將大黃素溶于無水乙醇，配成0.002~0.0 lmg/mL的大黃素 乙醇溶液，4°C保存?zhèn)溆谩?br>[0024] 優(yōu)選地，步驟C)所述浸泡為震蕩浸泡，浸泡的溫度為70~90°C，浸泡的時間為100 ~150min，震蕩的轉(zhuǎn)速為150巧m。
[0025] 優(yōu)選地，步驟d)所述浸泡為震蕩浸泡，浸泡的溫度為30~50°C，浸泡的時間為20~ 60min，震蕩轉(zhuǎn)速為150巧m。
[0026] 優(yōu)選地，步驟e)所述浸泡為震蕩浸泡，浸泡的溫度為25~40°C，浸泡的時間為5~ 20h，震蕩轉(zhuǎn)速為150巧m。
[0027] 本發(fā)明采用吸附-共價結(jié)合法，將蘆苔大黃素枝節(jié)到聚丙締無紡布表面。蘆苔大黃 素枝接于聚丙締無紡布的反應過程可分為Ξ個過程：（1)戊二醒與聚丙締無紡布吸附；（2) 聚丙締亞胺與聚丙締無紡布吸附的戊二醒交聯(lián)；（3)交聯(lián)了聚乙締亞胺的聚丙締無紡布與 蘆苔大黃素共價鍵接，形成AE-PP(蘆苔大黃素-聚丙締無紡布)無紡布。
[0028] 對本發(fā)明公開的抗菌無紡布進行了抗菌試驗，結(jié)果顯示所述抗菌無紡布對革蘭氏 陽性菌、革蘭氏陰性菌和真菌均具有良好的抑菌效果。
[0029] 綜上所述，本發(fā)明公開的抗菌無紡布及其制備方法具有如下有益效果：
[0030] 1、本發(fā)明公開的抗菌無紡布對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和真菌均具有良好的 抑菌效果；
[0031] 2、本發(fā)明公開的抗菌無紡布的制備方法簡單、成本低、無有害物質(zhì)產(chǎn)生，利于推廣 應用。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0033] 圖1示實施例中抗菌無紡布制備過程中的外觀變化；
[0034] 圖2示實施例中抗菌無紡布的紅外光譜分析圖；
[0035] 圖3示實施例中抗菌無紡布的掃描電鏡分析圖；
[0036] 圖4示實施例中抗菌無紡布抑菌圈法抗菌試驗的抑菌效果；
[0037] 圖5示實施例中抗菌無紡布濁度法抗菌試驗的抑菌效果；
[0038] 圖6示實施例中抗菌無紡布濁度法抗菌試驗的抑菌效果統(tǒng)計圖；
[0039] 圖7示實施例中抗菌無紡布菌落計數(shù)法抗菌試驗的抑菌效果統(tǒng)計圖；
[0040] 圖8示實施例中蘆苔大黃素濃度-吸光值的標準曲線；
[0041 ]圖9示實施例中戊二醒濃度和枝接率關(guān)系的統(tǒng)計圖；
[0042] 圖10示實施例中戊二醒處理時間和枝接率關(guān)系的統(tǒng)計圖；
[0043] 圖11示實施例中聚乙締亞胺濃度和枝接率關(guān)系的統(tǒng)計圖；
[0044] 圖12示實施例中聚乙締亞胺處理時間和枝接率關(guān)系的統(tǒng)計圖；
[0045] 圖13示戊二醒濃度和戊二醒處理時間的響應面曲線圖；
[0046] 圖14示戊二醒濃度和戊二醒處理時間的等高線圖；
[0047] 圖15示戊二醒處理時間和聚乙締亞胺濃度的響應面曲線；
[004引圖16示戊二醒處理時間和聚乙締亞胺濃度的等高線圖；
[0049] 圖17示戊二醒濃度和聚乙締亞胺濃度的響應面曲線；
[0050] 圖18示戊二醒濃度和聚乙締亞胺濃度的等高線圖。
【具體實施方式】
[0051] 本發(fā)明公開了一種抗菌無紡布及其制備方法和應用，所述抗菌無紡布具有良好的 抑菌效果，所述抗菌無紡布的制備方法簡單、成本低、無有害物質(zhì)產(chǎn)生，利于推廣應用。
[0052] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可W借鑒本文內(nèi)容，適當改進工藝參數(shù)實現(xiàn)。特別需要指出的是， 所有類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā) 明。本發(fā)明的方法及應用已經(jīng)通過較佳實施例進行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā) 明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應用進行改動或適當變更與組合，來實現(xiàn)和應 用本發(fā)明技術(shù)。
[0053] 下面結(jié)合實施例，進一步闡述本發(fā)明。
[0化4] 實施例1
[0055] 將聚丙締無紡布裁剪成IcmXlcm形狀，放置于3mol/L的鹽酸溶液中浸泡2地，取出 后用去離子水清洗數(shù)次至無鹽酸殘留，置于通風處自然干燥，W除去布樣表面的雜質(zhì)、油污 及殘留添加劑，儲存于干燥器中備用。
[0056] 取蘆苔大黃素溶于無水乙醇，配成O.Olmg/mL的大黃素乙醇溶液，置于4°C保存?zhèn)?用。
[0057] 將備用的聚丙締無紡布放置于帶有蓋子的5mL小瓶子中，加入ImL體積分數(shù)為20% 的戊二醒溶液，于90°C的水浴15化pm震蕩120min，取出用去離子水清洗待干。再置于ImL體 積分數(shù)為5%的聚乙締亞胺溶液中，于40°C水浴15化pm震蕩20min后，取出用去離子水清洗 表面殘余的聚乙締亞胺溶液，在通風楓中自然干燥。最后將聚丙締無紡布浸泡在〇.5mL的 O.Olmg/mL蘆苔大黃素溶液中，于30°C、150rpm震蕩12h，使蘆苔大黃素完全固定于聚丙締無 紡布上。固定后的接聚丙締無紡布樣用無水乙醇沖洗至無色素溶出后再浸入去離子水中于 30°C、150巧m震蕩洗涂地。處理后的試樣放置于干燥器中備用。
[0化引如圖1A所示，經(jīng)過20 %的戊二醒溶液于90 °C水浴、150巧m震蕩化處理后，聚丙締無 紡布外觀呈現(xiàn)出半透明狀，運是由于聚丙締無紡布是由丙締長鏈聚合而成，表面帶有較多 的氨原子，而戊二醒與聚丙締中支鏈的甲基和主鏈上的亞甲基容易形成范德華力和氨鍵。 因此經(jīng)過聚丙締無紡布吸附戊二醒，使其表面帶有醒基活性基團，用于后續(xù)的固定化改性。
[0059] 如圖1B所示，經(jīng)過1血5%的聚乙締亞胺溶液于40°C水浴15化pm震蕩化處理后，可 W觀察到聚丙締無紡布表面被一層膠狀物質(zhì)包埋。如圖1C所示，經(jīng)過0.5mL的O.Olmg/mL蘆 苔大黃素溶液于30°C、150rpm震蕩1化處理過后，聚丙締無紡布表面由圖1B中乳白色膠狀物 質(zhì)轉(zhuǎn)化為圖1C中的紅色。由于蘆苔大黃素是具有對稱雙幾基的蔥釀類結(jié)構(gòu)，第二步驟中產(chǎn) 生的幾基，與聚丙締無紡布表面包埋的聚乙締亞胺中的氨基發(fā)生美拉德反應，產(chǎn)生席夫堿 結(jié)構(gòu)，而帶有雙鍵的席夫堿結(jié)構(gòu)使其表面帶有紅色。由于蘆苔大黃素在無水乙醇中呈現(xiàn)出 黃色，而發(fā)生共價反應后變成紅色物質(zhì)，因此初步斷定蘆苔大黃素已經(jīng)枝接于聚丙締無紡 布表面。
[0060] 實施例2
[0061] 將聚丙締無紡布裁剪成IcmXlcm形狀，放置于6mol/L的鹽酸溶液中浸泡2地，取出 后用去離子水清洗數(shù)次至無鹽酸殘留，干燥，W除去布樣表面雜質(zhì)、油污及殘留添加劑，儲 存于干燥器中備用。
[0062] 取蘆苔大黃素溶于無水乙醇，配成0.002mg/mL的大黃素乙醇溶液，置于4°C保存?zhèn)?用。
[0063] 將備用的聚丙締無紡布放置于帶有蓋子的5mL小瓶子中，加入ImL體積分數(shù)為15% 的戊二醒溶液，于7〇°C的水浴15化pm震蕩lOOmin，取出用去離子水清洗待干。再置于ImL體 積分數(shù)為6%的聚乙締亞胺溶液中，于30°C水浴15化pm震蕩30min后，取出用去離子水清洗 表面殘余的聚乙締亞胺溶液，在通風楓中自然干燥。最后將聚丙締無紡布浸泡在〇.5mL的 0.005mg/mL蘆苔大黃素溶液中，于25°C、150巧m震蕩化，使蘆苔大黃素完全固定于聚丙締無 紡布上。固定后的接聚丙締無紡布樣用無水乙醇沖洗至無色素溶出后再浸入去離子水中于 30°C振蕩洗涂化。處理后的試樣放置于干燥器中備用。
[0064] 實施例3
[0065] 將聚丙締無紡布裁剪成IcmXlcm形狀，放置于9mol/L的鹽酸溶液中浸泡2地，取出 后用去離子水清洗數(shù)次至無鹽酸殘留，干燥，W除去布樣表面雜質(zhì)、油污及殘留添加劑，儲 存于干燥器中備用。
[0066] 取蘆苔大黃素溶于無水乙醇，配成0.005mg/mL的大黃素乙醇溶液，置于4°C保存?zhèn)?用。
[0067] 將備用的聚丙締無紡布放置于帶有蓋子的5mL小瓶子中，加入ImL體積分數(shù)為25% 的戊二醒溶液，于80°C的水浴15化pm震蕩150min，取出用去離子水清洗待干。再置于0.5mL 體積分數(shù)為15%的聚乙締亞胺溶液中，于50°C水浴15化pm震蕩60min后，取出用去離子水清 洗表面殘余的聚乙締亞胺溶液，在通風楓中自然干燥。最后將聚丙締無紡布浸泡在0.5MJ勺 O.Olmg/mL蘆苔大黃素溶液中，于40°C、150rpm震蕩20h，使蘆苔大黃素完全固定于聚丙締無 紡布上。固定后的接聚丙締無紡布樣用無水乙醇沖洗至無色素溶出后再浸入去離子水中于 30°C振蕩洗涂化。處理后的試樣放置于干燥器中備用。
[006引實施例4紅外光譜分析
[0069] 紅外吸收峰的位置與強度反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點，可W用來鑒別未知樣品的結(jié) 構(gòu)組成或確定其化學基團。本實施例選定蘆苔大黃素固定前后的無紡布，采用傅立葉變換 紅外光譜儀(FTIR)對實施例1制得的產(chǎn)品的表面化學結(jié)構(gòu)進行分析。
[0070] 圖2為紅外光譜吸收圖，未經(jīng)處理的聚丙締無紡布的譜圖比較簡單（圖2A)，在 2914cm-i處出現(xiàn)由C-H產(chǎn)生的振動峰，在1451和1375cnfi處出現(xiàn)由C-H產(chǎn)生的彎曲振動峰。在 固定化大黃素的過程中，產(chǎn)生的不同基團是基于聚丙締無紡布的紅外特征吸收峰進行對 照，說明有不同的基團鍵接于聚丙締無紡布表面。無紡布經(jīng)過聚乙締亞胺處理后（圖2B)，在 3428cm-i出現(xiàn)的可被認為是由聚乙締亞胺中-NH-產(chǎn)生的吸收峰，在1641cm-i出現(xiàn)的可被認 為是由席夫堿(即C = 0)產(chǎn)生的吸收峰，說明蘆苔大黃素上的C = 0與聚乙締亞胺上的-NH-發(fā) 生了美拉德反應，生成席夫堿結(jié)構(gòu)使蘆苔大黃素鍵接于聚丙締無紡布表面。
[0071] 用實施例2和3制備的產(chǎn)品進行紅外光譜分析，得到同樣的結(jié)論。
[0072] 實施例5掃描電鏡分析
[0073] 掃描電鏡（SEM)是介于透射電鏡和光學顯微鏡之間的一種微觀性貌觀察手段，可 直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進行微觀成像，使樣品表面發(fā)射出次級電子。樣品在固 定、脫水后，往往要噴涂上一層重金屬微粒，使其在電子束的轟擊下發(fā)出次級電子信號。
[0074] 本實施例選定大黃素固定前后的無紡布，采用掃描電鏡(SEM)對實施例1制得的產(chǎn) 品的表面形態(tài)進行分析。將聚丙締無紡布樣品表面鍛金60s后，在15kV的測試電壓下，觀測 聚丙締無紡布表面物理形態(tài)的變化。
[0075] 如圖3所示，圖3A、圖3B和圖3C分別為未改性的聚丙締無紡布、枝接聚乙締亞胺的 聚丙締無紡布和枝接了大黃素的聚丙締無紡布。未改性的聚丙締無紡布（圖3A)表面比較平 滑，無顆粒狀突出，僅有的少量劃痕可能是無紡布的生產(chǎn)過程造成的。如圖3B所示，枝接聚 乙締亞胺后，聚丙締無紡布的纖維細條明顯鋪蓋密集的團狀物質(zhì)，和圖3A形成明顯的對比， 運是由于在戊二醒處理后的聚丙締無紡布表面帶有活性的醒基，與接枝單體聚乙締亞胺W 化學鍵的形式充分結(jié)合從而形成的，結(jié)合實施例4的紅外光譜分析可W確認聚乙締亞胺接 枝層覆蓋在聚丙締纖維表面。從圖3C可W看出，大黃素處理過后，聚丙締無紡布纖維細條的 直徑變粗，但是覆蓋物減少，可能是由于未枝接牢固的聚乙締亞胺被洗去，從而使固定牢固 的纖維細條產(chǎn)生圈狀物質(zhì)。再由大黃素處理后，纖維細條上有顆粒狀物質(zhì)附著，通過對比實 施例4的紅外光譜分析，可W確認其表面產(chǎn)生了新的物質(zhì)和基團，說明聚丙締無紡布處理后 成功枝接蘆苔大黃素。
[0076] 實施例6抑菌圈法抗菌試驗
[0077] 抑菌圈法是通過觀察抗菌試樣品在固體培養(yǎng)基周圍有沒有細菌生長，即是否產(chǎn)生 抑菌圈來判定是抗菌試樣品是否有有抗菌活性。試驗方法為將O.lmL的菌懸液置于營養(yǎng)瓊 脂培養(yǎng)基上，將其均勻地分布在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上，待其吸收后，將試樣品與培養(yǎng)基表面接 觸，在37 ± rC下培養(yǎng)24h后，觀察是否有抑菌圈產(chǎn)生。
[0078] -般來說，抗菌材料分為析出型材料和非析出型材料，若將抗菌材料黏貼于涂覆 細菌的瓊脂培養(yǎng)基上，析出的抗菌物質(zhì)則會對細菌產(chǎn)生抑制生長的作用形成抑菌圈。非析 出型材料由于抗菌物質(zhì)緊密地連接在載體上，則不會形成抑菌圈。
[0079] 因為蘆苔大黃素具有廣譜的抗菌作用，因此可推斷枝接于聚丙締無紡布表面的蘆 苔大黃素亦有抗菌活性，因此對枝接了蘆苔大黃素的聚丙締無紡布進行抗菌試驗驗證其抗 菌性。通過對實施例1制得的產(chǎn)品進行抑菌法抗菌分析，結(jié)果如圖4所示，圖4中的sample為 實施例1制得的樣品，con化〇1為未經(jīng)處理的聚丙締無紡布。圖4A為對金黃色葡萄糖菌的抑 菌效果，圖4B為對大腸桿菌的抑菌效果，圖4C為對白色念珠菌的抑菌效果。從圖4中可W看 出，改性后的聚丙締無紡布和未改性的聚丙締無紡布均未產(chǎn)生抑菌圈，其原因可能是蘆苔 大黃素是通過其幾基與聚丙締無紡布上的幾基共價鍵接的，無抗菌活性物質(zhì)析出。因此，可 W判定蘆苔大黃素枝接的聚丙締無妨布抗菌活性低或者其為非析出型抗菌活性材料。通過 濁度法可W對固定了蘆苔大黃素的聚丙締無紡布的抗菌情況進一步分析。
[0080] 實施例7濁度法抗菌試驗
[0081 ] 細菌菌液的濃度和其在600nm的吸光值存在著正比例關(guān)系，因此可通過0D600來評 價細菌菌液的濃度。將IcmX 1cm實施例1制備的枝接了蘆苔大黃素的無紡布和未改性的聚 丙締無紡布分別置于含有2mL的營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基的滅菌試管中，加入10化菌懸液，于37 + 1 °(：下15化pm震蕩培養(yǎng)。用分光光度計在波長為0D600下，于0、3、6、9和24h測定其吸光值。 [0082]如圖5所示，圖5A為對金黃色葡萄球菌培養(yǎng)24h后的抗菌效果，圖5B為對大腸桿菌 培養(yǎng)24h后的抗菌效果，圖5C為對白色念珠菌培養(yǎng)24h后的抗菌效果。從圖5可W看出，無論 對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌或者真菌，枝接了蘆苔大黃素的聚丙締無紡布與細菌溶液 共同培養(yǎng)2地后，試樣品的培養(yǎng)液都要比空白試樣品的培養(yǎng)液澄清度高，且圖5A和圖5C中試 樣品的澄清度比圖5B中要高。因此，經(jīng)過24h后的結(jié)果可觀察到蘆苔大黃素枝接于聚丙締無 紡布表面具有相應的抗菌效果，并且對金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的效果較好。
[0083] 但是肉眼判斷欠缺準確性，往往帶有主觀因素。通過測定600nm下的吸光值，進一 步分析比較AE-PP無紡布與PP無紡布對于細菌溶液濃度的變化。將上述培養(yǎng)過后的細菌液 取出，在60化m波長下進行吸光光度分析，結(jié)果如圖6所示。圖6的sample為實施例1制備的枝 接了蘆苔大黃素的無紡布，圖6的control為未改性的聚丙締無紡布；圖6A為對金黃色葡萄 球菌的抑菌效果，圖6B為對大腸桿菌的抑菌效果，圖6C為對白色念珠菌的抑菌效果。從圖 6A、圖6B和圖6C中可W看出，未改性的聚丙締無紡布在細菌的液體培養(yǎng)基中未能對細菌的 生長產(chǎn)生較大的影響，而枝接了蘆苔大黃素的聚丙締無紡布對于細菌的生長均產(chǎn)生了較大 的影響。在培養(yǎng)了 24h后，枝接蘆苔大黃素的聚丙締無紡布將金黃色葡萄球菌和白色念珠菌 的0D600控制在0.1W下，而對大腸桿菌的作用則不如對金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的作 用強。經(jīng)過24h培養(yǎng)后，在圖抓中可W觀察到金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的試樣品組控制 住了細菌的生長，大腸桿菌在試驗品的體液培養(yǎng)基中仍然有少量生長的趨勢。結(jié)果表明， AE-PP無紡布對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌均有抑制生長的作用，具有廣譜的 抗菌性能;其中對于金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌作用最強，大腸桿菌次之。
[0084] 實施例8菌落計數(shù)法抗菌試驗
[0085] 分別將未改性的聚丙締無紡布和改性后的聚丙締無紡布置于液體培養(yǎng)基中，在培 養(yǎng)箱中37 ± rC培養(yǎng)2地后，取出0.1 mL液體培養(yǎng)基加入0.9mL的無菌營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基做梯度 稀釋，然后取O.lmL的培養(yǎng)液置于營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基表面，將其均勻涂覆于營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基。 于37±rC培養(yǎng)2地后，計算營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上的菌落數(shù)，觀察試樣品的抗菌活性，并通過下 述公式計算出其抗菌率：
[0086]
[0087] 式中:A為未改性的聚丙締無紡布培養(yǎng)后的CFU/mL，即菌落形成單位;B為改性后的 聚丙締無紡布培養(yǎng)后的CFU/mL。
[0088] 根據(jù)培養(yǎng)液稀釋的倍數(shù)和菌落數(shù)，可換算出試樣品對細菌數(shù)量影響的情況。由于 未改性的聚丙締無紡布不具有抗菌作用，故空白對照中細菌的數(shù)量可被認為是細菌在液體 培養(yǎng)基中正常生長的數(shù)量。如圖7所示，圖中control為未改性的聚丙締無紡布，sample為改 性后的聚丙締無紡布，即實施例1制得的產(chǎn)品。圖7橫坐標的S. aureus為金黃色葡萄球菌， E.coli為大腸桿菌，C.a化ican為白色念珠菌。試驗數(shù)據(jù)見表1，由圖7和表1可得出，改性后 的聚丙締無紡布對金黃色葡萄球菌的抗菌率為61.49%，對大腸桿菌的抗菌率為34.40%， 對白色念珠菌的抑菌率為58.46%。即改性后的聚丙締無紡布對幾種菌的抗菌效果大小為： 金黃色葡萄球菌> 白色念珠菌 >大腸桿菌。由于蘆苔大黃素和抗菌劑戊二醒一樣，帶有對 稱幾基的結(jié)構(gòu)，而戊二醒的幾基被可W吸附蛋白質(zhì)或者氨基酸，同時其作為細菌的固定試 劑被應用。有文獻報道，與蘆苔大黃素相似的蔥釀類結(jié)構(gòu)大黃素對于金黃色葡萄球菌和白 色念珠菌分別為抑制組氨酸激酶和抑制DNA構(gòu)象的形成。但蘆苔大黃素固定于聚丙締無紡 布表面，未能透過細胞膜對細胞內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生作用。因此推測為蘆苔大黃素上另一個未被固 定的幾基能對細胞膜上的蛋白進行吸附，使細菌固定于試樣品表面。
[0089] 表1菌落計數(shù)法抗菌試驗數(shù)據(jù)
[0090]
[0091] 實施例9反應條件響應面優(yōu)化
[0092] 選取戊二醒濃度、戊二醒處理時間、聚乙締亞胺濃度和聚乙締亞胺處理時間四個 單因素，分別研究各因素水平對聚丙締無紡布固定蘆苔大黃素的影響。用響應面優(yōu)化設計， 確定聚丙締無紡布固定蘆苔大黃素的最佳條件。
[0093] 通過紫外光譜掃描，發(fā)現(xiàn)蘆苔大黃素溶液在波長為430nm時有個吸收峰;選取波長 430nm作為測定蘆苔大黃素的吸收波長。
[0094] 配制濃度為0.001mg/mL、0.002mg/mL、0.003mg/mL、0.004mg/mL、0.005mg/mL、 0.006mg/mL、0.007mg/mL、0.008mg/mL、0.009mg/mL和0.0 lOmg/血蘆苔大黃素溶液，繪制標 準曲線，蘆苔大黃素溶液標準曲線用于將吸光值換算成濃度。蘆苔大黃素標準曲線如圖8所 示，y = 42.184x。經(jīng)過線性回歸分析，其相關(guān)系數(shù)r2 = 0.9993,線性良好，并且蘆苔大黃素在 0.001mg/ni-0.0 lOmg/mL范圍內(nèi)符合線性要求。
[00%]將洗涂液體(沖洗無紡布表面不交聯(lián)的蘆苔大黃素的液體)加入到反應后的殘余 液體(蘆苔大黃素被交聯(lián)到無紡布后殘余的溶液）中，與0.0 lmg/mL蘆苔大黃素溶液用紫外 可見分光光度計測定紫外光譜。
[0096] 聚丙締無紡布固定蘆苔大黃素的效果用枝接率G(%)表示：
[0097]
[0098] 式中：Co為反應前加入蘆苔大黃素的濃度;Vo為反應前加入蘆苔大黃素的體積;Cl 為反應后殘余溶液加上洗涂液的濃度;Vi為反應后殘余溶液加上洗涂液的體積。
[0099] 戊二醒濃度對枝接效果的影響
[0100] 選取戊二醒濃度分別為1 %、5%、10%、15%、20%和25%，于90°C、150巧m處理 120min，然后用6%濃度的聚乙締亞胺于40°C、150巧m處理60min，取出后用紫外可見分光光 度計測量殘余溶液加上洗涂液的吸光值，根據(jù)標準曲線換算成濃度，再計算蘆苔大黃素的 枝接率。
[0101] 結(jié)果如表2和圖9所示，圖9橫坐標為戊二醒濃度，縱坐標為直接率。當戊二醒濃度 低于20%時，隨著戊二醒濃度增加枝接率增加，其原因可能是當戊二醒濃度增加時，會加大 戊二醒與聚丙締分子之間的范德華力和氨鍵的作用，增加戊二醒分子吸附在聚丙締無紡布 的幾率，從而增大枝接率。當戊二醒濃度大于20%時，吸附作用達到飽和，因此降低枝接率。
[0102] 表2戊二醒濃度對枝接率的影響
[0103]
[0104] 戊二醒處理時間對枝接效果的影響
[0105] 選取戊二醒濃度為 20%，于 9(TC、150rpm 處理 20min、40min、60min、80min、100min、 120min、140min和leOmin，然后用4%濃度的聚乙締亞胺于40°C、150巧m處理60min，取出后 用紫外可見分光光度計測量殘余溶液加上洗涂液的吸光值，根據(jù)標準曲線換算成濃度，再 計算蘆苔大黃素的枝接率。
[0106] 結(jié)果如表3和圖10所示，圖10的橫坐標為戊二醒處理時間，圖10的縱坐標為枝接 率。當戊二醒處理時間低于120min時，枝接率隨著處理時間的增加呈現(xiàn)增加的趨勢。戊二醒 的吸附作用力與作用時間有關(guān)系，處理的時間過長，可能會導致吸附的戊二醒會緩慢揮發(fā)， 從而使枝接效果變差。
[0107] 表3戊二醒處理時間對枝接率的影響 [010 引
[0109] 聚乙締亞胺濃度對枝接效果的影響
[0110] 選取戊二醒濃度為20%，于90°C、150巧m處理時間為120min，然后用3%、6%、9%、 12%、15%和18%濃度的聚乙締亞胺于40°C、150巧m處理60min，取出后用紫外可見分光光 度計測量殘余溶液加上洗涂液的吸光值，根據(jù)標準曲線換算成濃度，再計算枝接率。
[0111] 結(jié)果如表4和圖11所示，圖11的橫坐標為聚乙締亞胺的濃度，圖11的縱坐標為枝接 率。當聚乙締亞胺濃度為6%的時候，枝接率最高。隨著其濃度的增加反而枝接率降低，因為 當聚乙締亞胺與聚丙締無紡布上吸附的戊二醒反應達到飽和的時候，未枝接牢固的聚乙締 亞胺雖然能和蘆苔大黃素進行反應，但是在洗涂中容易被洗去，導致枝接率降低。
[0112] 表4聚乙締亞胺濃度對枝接率的影響
[0113]
[0114] 聚乙締亞胺處理時間對枝接效果的影響
[0115] 選取聚丙締無紡布樣品，選取戊二醒濃度為20%，于90°C、150巧m處理時間為 120min，然后用6% 聚乙締亞胺于40°C、150;rpm處理20min、30min、40min、50min、60min和 70min，取出后用紫外可見分光光度計測量殘余溶液加上洗涂液的吸光值，根據(jù)標準曲線換 算成濃度，再計算枝接率。
[0116] 結(jié)果如表5和圖12所示，圖12的橫坐標為聚乙締亞胺處理時間，圖12的中縱坐標為 枝接率。在聚乙締亞胺處理40min時，枝接率達到最大值，而其他的時間基本上對枝接率影 響不大。由于美拉德反應的速率較快，在小于40min時未枝接完全，大于40min則達到飽和。
[0117] 表5聚乙締亞胺處理時間對枝接率的影響
[011 引
[0119] 聚丙締無紡布枝接蘆苔大黃素的響應面優(yōu)化設計
[0120] 在單因素的基礎上，取戊二醒濃度、戊二醒處理時間、聚乙締亞胺濃度作為影響蘆 苔大黃素枝接率的Ξ個顯著因素，在單因素的基礎上采用響應面分析優(yōu)化枝接率。W戊二 醒濃度(A)、戊二醒處理時間（B)和聚乙締亞胺濃度(C)為自變量，每一個自變量取Ξ個水 平，W-1、0和1進行編碼，W枝接率為響應值(Y)，進行Ξ因素 Ξ水平響應面分析。
[0121] 選取Ξ水平Ξ因素（表6)，根據(jù)Box-Behnken實驗設計進行實驗，次測量枝接 率為響應值，結(jié)果見表7。
[0122] 表即向應試驗設計表
[0123]
[0126]
[0127] Design Exped軟件模擬得到的二次回歸方程為：
[012引結(jié)果；
[0129] Υ = -493.67200 + 11.83330Α+6.99442Β+7.01317C+0.038025ΑΒ+0.25317AC+ 9.45833E-003BC-0.44027Α2-0.032617Β2-0.93519C2
[0130] r2 = 0.9461，調(diào)整r2 = 0.8768,預測r2 = 0.8515。經(jīng)由方差分析(表8)可知，二次模 型P值為0.0012<0.05，差異顯著，意味著回歸模型可靠。而失擬性P值為0.0632 >0.05，不 顯著，說明回歸模型的擬合性好，因此用此模擬方程來分析實驗數(shù)據(jù)和預測實驗結(jié)果具有 可靠性。根據(jù)P值(prob〉F)的顯著性，可W看出戊二醒濃度、戊二醒處理時間、聚乙締亞胺濃 度的交互作用對枝接率的影響不顯著，但是聚乙締亞胺濃度有很顯著的關(guān)系。由回歸方程 的系數(shù)可知3個因素對枝接率的影響大小為:聚乙締亞胺濃度〉戊二醒濃度〉戊二醒處理時 間。
[0131] 表8響應面二次模型方差分析
[0132]
[0133]
[0134] **高度顯著；*顯著；-不顯著。
[0135] 圖13、圖15和圖17為響應曲面圖，圖14、圖16和圖18為響應曲面圖對應的等高線 圖。從圖13、圖15和圖17中可W看出，Ξ個因素之間的響應面曲面較睹峭，存在相互影響的 關(guān)系。
[0136] 圖13和圖14顯示了隨著戊二醒濃度的增加，枝接率表現(xiàn)為先增大而后減少，在變 化過程中經(jīng)歷響應面的最高峰;戊二醒處理時間對枝接率的影響也是先增大而后面少。因 此當戊二醒濃度在19~21 %、戊二醒處理時間在116~124min間，響應面存在最大取值。
[0137] 圖15和圖16顯示了隨著戊二醒處理時間的增加，枝接率表現(xiàn)為先增大而后減少； 聚乙締亞胺濃度對枝接率的影響也是先增大而后面少。但是在響應面高點時聚乙締亞胺濃 度為6%，因此當戊二醒處理時間在116~124min間、聚乙締亞胺濃度為6%時，響應面存在 最大取值。
[0138] 圖17和圖18顯示了隨著戊二醒濃度的增加，枝接率表現(xiàn)為先增大而后減少，在變 化過程中經(jīng)歷響應面的最高峰;聚乙締亞胺濃度對枝接率的影響也是先增大而后面少。因 此當聚乙締亞胺濃度為6%、戊二醒濃度為19~21%時，響應面存在最大取值。
[0139] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若干改進和潤飾，運些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種抗菌無紡布的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： a) 、對聚丙烯無紡布進行預處理； b) 、配制大黃素溶液； c) 、將預處理過的聚丙烯無紡布用體積分數(shù)15~25%戊二醛溶液浸泡，清洗后干燥； d )、將步驟c)的產(chǎn)物用體積分數(shù)5~15 %聚乙烯亞胺溶液浸泡，清洗后干燥； e)、將步驟d)的產(chǎn)物用步驟b)制得的大黃素溶液浸泡，乙醇脫色后在水中30°C震蕩清 洗2~8h，干燥得產(chǎn)品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述大黃素為蘆薈大黃素。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a)所述的預處理為： 將聚丙烯無紡布用3~9mol/L的鹽酸溶液浸泡24h，取出后用水清洗至無鹽酸殘留，干 燥后儲存于干燥器中備用。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟b)具體為： 將大黃素溶于無水乙醇，配成0.002~O.Olmg/mL的大黃素乙醇溶液，4°C保存?zhèn)溆谩?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟c)所述浸泡為震蕩浸泡，浸泡的 溫度為70~90°C，浸泡的時間為100~150min，震蕩的轉(zhuǎn)速為150rpm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟d)所述浸泡為震蕩浸泡，浸泡的 溫度為30~50°C，浸泡的時間為20~60min，震蕩的轉(zhuǎn)速為150rpm。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟e)所述浸泡為震蕩浸泡，浸泡的 溫度為25~40 °C，浸泡的時間為5~20h，震蕩的轉(zhuǎn)速為150rpm。8. -種抗菌無紡布，其特征在于，包括:聚丙烯無紡布、蘆薈大黃素、戊二醛和聚乙烯亞 胺。9. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗菌無紡布，其特征在于，所述抗菌無紡布由權(quán)利要求1~8任 一項所述的制備方法制得。10. 權(quán)利要求9所述的無紡布和權(quán)利要求1~8任一項所述的制備方法制得的無紡布在 紡織工業(yè)的應用。
【文檔編號】D06M13/123GK105970616SQ201610510949
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】丁利君, 李杏華, 劉丹, 鄭正男, 黃梓浩
【申請人】廣東工業(yè)大學