殼聚糖(CS)是天然高分子生物多糖甲殼素脫乙 酰化產(chǎn)物，具有良好的成膜性和抑菌性能，可用作醫(yī)學(xué) 材料。但由于殼聚糖脆性大，力學(xué)性能差，使其單獨(dú)使 用受到限制m。目前，有大量文獻(xiàn)報(bào)道殼聚糖與其它 高分子共混改性制得性能優(yōu)良的敷料膜u_4」。引人其 它高分子較純殼聚糖膜而言，某些性能會(huì)受到影響。 殼聚糖與聚乙烯醇共混制得的敷料膜，由于聚乙烯醇 降解性能差，共混膜降解性能明顯降低。殼聚糖與海 藻酸鈉共混制得的敷料膜，由于海藻酸鈉不具有抑菌 性，同時(shí)又為細(xì)菌提供了很好的營(yíng)養(yǎng)來源，共混膜抑菌 性能明顯降低。本文以殼聚糖為主體，添加了少量的 羧甲基纖維素鈉（泡沫穩(wěn)定劑）和甘油（增塑劑），采用 適當(dāng)工藝實(shí)現(xiàn)殼聚糖基多孔膜的制備，并且考察了不 同配方和工藝條件下的成膜性、pH、吸水性和透氣性 能。通過抑菌和降解實(shí)驗(yàn)表明，該膜在應(yīng)用方面有著 很好的前景。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1主要試劑和儀器

殼聚糖(CSH上海偉康生物制品有限公司，黏均 分子量1.4X105,脫乙酰度為88%);羧甲基纖維素鈉 (CMC)(上海精化科技研究所）；氫氧化鈉、冰乙酸、丙 三醇均為化學(xué)純;大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為實(shí)驗(yàn)

室保存菌種。

JSM-6360LV型掃描電鏡（日本電子（JEOL)公 司）；熱重分析儀（PerkinELmer公司）。

2.2殼聚糖基復(fù)合膜的制備

稱取一定量的殼聚糖溶解于2%(體積比）的醋酸 水溶液中，按照表1添加一定量的助劑（增塑劑、起泡 劑和泡沫穩(wěn)定劑）。在特定的溫度下，將混合液置于磁 力攪拌器t劇烈攪拌至溶液充滿泡沫，將鑄膜液倒人 玻璃器皿，依次進(jìn)行預(yù)冷凍和真空冷凍干燥，成膜。

按照文獻(xiàn)[6]報(bào)道的方法配制成含0.5%牛肉浸 膏、1.0%蛋白胨、0. 5%NaCl的液體培養(yǎng)基，pH自 然，培養(yǎng)基經(jīng)12FC高溫滅菌后備用。取一環(huán)大腸桿 菌和金黃色葡萄球菌于37’C接種于液體培養(yǎng)基中培 養(yǎng)。

取3cmX 3cm多孔膜，紫外滅菌20min，置于培養(yǎng) 基中。將0.2mL培養(yǎng)過夜的大腸桿菌和金黃色葡萄 球菌接種于膜中心,37X：培養(yǎng)1周后，進(jìn)行細(xì)菌的滲透 性檢査。

3結(jié)果與討論

3.1殼聚糖基多孔膜配方篩選

在殼聚糖溶液中，添加少量羧甲基纖維素鈉（泡沫 穩(wěn)定劑）、甘油（增塑劑）和碳酸氫鈉，在攪拌過程中形 成大量的泡沫，最終形成殼聚糖基多孔膜。泡沫穩(wěn)定 劑和增塑劑的用量對(duì)膜的性能有著較大的影響，通過 單因素實(shí)驗(yàn)，以成膜性、pH、吸水性和透氣性能確定各 助劑的最佳用量，結(jié)果如表2所示。

3. L1助劑比例的確定

表1配方1?5中，以0. lg羧甲基纖維素鈉/lmL 甘油的助劑配方，改變助劑占溶液總體積的比例，考察 助劑的用量對(duì)成膜情況的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，只有

2、3號(hào)膜具有很好的外觀。0、1號(hào)膜表面較脆，冷干 后，膜表面出現(xiàn)裂紋。4號(hào)膜表面粘度過大，無法完整 揭膜，且易撕爛，力學(xué)性能較差。編號(hào)5?11是在配方 2的基礎(chǔ)上進(jìn)行單因素考察。

3.1.2竣甲基纖維素鈉用量對(duì)膜性能的影響

羧甲基纖維素鈉在溶液中起到增稠、穩(wěn)定泡沫的 作用?？疾觳煌珻MC用量對(duì)膜性能的影響。通過實(shí) 驗(yàn)，吸水率隨CMC用敏增加而變化不大（表2)，透氣 率隨CMC用量增加而增加。當(dāng)CMC用量為〇.4g，膜 的透氣性為2027.76gAm2 • d)，能達(dá)到理想傷口敷料 的要求。

表2多孔膜的理化性質(zhì)

Table 2 The physical and chemical propeties of por-

ous membrane

膜的編號(hào)膜的外觀X(g/m 2 • d 1 )S(%)pH

6較好1795.0010.376.5

7較好2166.409.856.5

8較好2261. 3410. 396.5

9較好2027.7611.996.5

10較好2356. 1610. 937.0

7.2

11較好2410.096.69

12鑄膜液有沉淀， 不能成膜-3.057.5

3. 1. 3 NaHC03用量對(duì)膜性能的影響

大量文獻(xiàn)報(bào)道通過添加HCl和NaHC03來實(shí)現(xiàn) 溶液泡沫的豐富化,從而使材料有一定的孔隙和彈性。 本實(shí)驗(yàn)使用的增稠劑是羧甲基纖維素鈉，添加了 HC1 后，會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。由于殼聚糖溶液中含有2%的 HAc，直接添加無機(jī)起泡劑NaHC03。從圖1可以看 出，膜的吸水率隨起泡劑用景的增加而降低，這主要是 由于起泡劑增加，溶液中泡沫體積增大，成膜后孔隙體 積增大，相應(yīng)的膜孔量減少，從而使得單位質(zhì)量膜的吸 水率降低。起泡劑的用量對(duì)膜的透氣性能也有影響。

隨起泡劑用量的增加，膜的透氣率增強(qiáng)，這主要是 因?yàn)槠鹋輨┛梢栽黾映赡ひ褐信菽拇笮∵M(jìn)而使膜的 孔隙體積變大，透氣率增強(qiáng)。當(dāng)起泡劑增加到〇. 3g 時(shí)，成膜表面不均勻，無法測(cè)得膜的透氣性能。另外， _ NaHC03用量的增加，膜pH增加。理想的傷口 敷料pH應(yīng)保持在6.0?7.0之間，對(duì)皮膚的刺激性 小。從表2可以看出，當(dāng)NaHC03用量為0?0. lg 時(shí)，多孔膜的pH符合要求。綜合考慮多孔膜的性能， 最佳配方是3%的殼聚糖31. 5 mL，甘油3. 5mL，羧甲 基纖維素鈉0. 40g，碳酸氫鈉0. lg。

3.2殼聚糖基多孔膜工藝條件的篩選 3.2.1溫度對(duì)鑄膜液起泡情況的影響

根據(jù)最終優(yōu)化配方，制備鑄膜液，分別于25、50、 8〇'C攪拌，溶液起泡情況如表3所示。

表3不同攪拌溫度對(duì)溶液起泡情況的影響

Table 3The effect of different stirring temperature on foaming

攪拌溫度起泡情況

CC)

25泡沫多且較大，放置一段時(shí)間后，泡沫不會(huì)消失

50泡沫較少，并且體積較25r明顯變小

80泡沫數(shù)量少且體積小，放置一段時(shí)間，泡沫量減 少，只有表層出現(xiàn)泡沫

從表3可以看出，溫度對(duì)溶液起泡情況影響較大。 這是由于羧甲基纖維素鈉在加熱的條件下雖然具有穩(wěn) 定性，但其粘度和性能發(fā)生變化造成的，當(dāng)溫度升高 80 'C以上長(zhǎng)時(shí)間加熱使羧甲基纖維素鈉的膠體變性而 粘度明顯降低。因此，在攪拌過程中，將攪拌溫度設(shè)置 為 25'C。

3. 2. 2預(yù)冷凍時(shí)間對(duì)膜外觀的影響

配制3%的殼聚糖溶液，添加一定量的助劑，攪拌 后放人冰箱中預(yù)冷凍，再轉(zhuǎn)人冷凍干燥機(jī)中。預(yù)冷凍 時(shí)間分別為7、10和24h，觀察膜的外觀。實(shí)驗(yàn)表明， 預(yù)冷時(shí)間過長(zhǎng)，膜的表面有明顯裂紋，當(dāng)預(yù)凍時(shí)間為 7h時(shí)，膜的外觀最佳，重復(fù)性好。

3.3多孔膜的掃描電鏡分析

圖2為殼聚糖基多孔膜的表面形貌。從圖2中可 以看出，膜的表面孔隙較大且均勻，孔隙量多且密集， 并且里層仍有孔徑大小不一的孔，以確保膜良好的透 氣性能。膜表面的孔隙較大，直徑大約為500fxm，里層 膜的孔隙較第一層小，直徑大約為50pm。SEM表明 制得的膜具有良好的多孔狀態(tài)。

3.4多孔膜的熱重分析

多孔膜的TGA曲線如圖3所示。從圖3中可以 看出，多孔膜的熱分解分為2個(gè)過程：10(TC之前，100 ?20(TC之間。在8(TC左右，敷料膜發(fā)生一定程度的 失重。這可能是由于分子內(nèi)結(jié)合水的熱蒸發(fā)造成的， 殼聚糖基的敷料膜具有良好的吸水性，放在空氣中，極 易吸水，造成樣品不可能完全干燥。樣品熱分解主要 發(fā)生在第二階段，分解溫度在158°C左右，主要是高分 子鏈的側(cè)鏈遭到破壞引起的。30CTC之后熱失重很緩 慢，熱分解逐漸趨于平穩(wěn)，失重完全。

Fig 3 The TGA analysis of chitosan porous membrane 3.5多孔膜的體外酶降解性能

溶菌酶是一種多糖降解酶，膠原酶是一種膠原蛋 白水解酶。這兩種酶都廣泛地存在于人體內(nèi)。多孔膜 在兩種酶溶液中的降解曲線如圖4所示。從圖4中可 以看出，多孔膜在20h后降解了 50%,在50h后降解 了 20%。這表明了多孔膜具有很好的降解性能，可以 安全地用在體內(nèi)。

結(jié)論

采用殼聚糖，通過添加少量羧甲基纖維素鈉、甘油 和碳酸氫鈉，在攪拌過程中形成大量的泡沫，最終形成 殼聚糖基多孔膜。起泡劑、泡沫穩(wěn)定劑和增塑劑的用 量對(duì)膜的性能有著較大的影響，通過實(shí)驗(yàn)得到最佳配 方為3%的殼聚糖31. 5mL，甘油3. 5mL，羧甲基纖維 素鈉〇.40g，碳酸氫鈉0. lg。抑菌和降解實(shí)驗(yàn)表明，該 膜有著很好的抑菌性能和降解性能，并且可以安全地 應(yīng)用于人體內(nèi)部。