[发明专利]离子液体改性的纤维素基抗菌材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种离子液体改性的纤维素基抗菌材料，本发明还公开了一种离子液体改性的纤维素基抗菌材料的制备方法，该方法在纤维素上接枝了铁配位咪唑离子液体，铁配位咪唑离子液体的阳离子结构类似季铵盐结构，其正电荷通过静电力吸附带负电荷的细菌，并在细菌壁上积聚，从而导致细菌生长抑制和死亡；长烷基链易进入细菌脂质膜的疏水区域从而杀死细菌。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及一种离子液体改性的纤维素基抗菌材料，本发明还涉及上述抗菌材料的制备方法。

背景技术

皮肤是人体最大的器官，可以保护内部环境，抵抗外来细菌的入侵，避免过度失水。由于外伤或疾病，可形成皮肤创伤，易受到细菌感染。此外，严重的伤口脱水会破坏理想的湿润愈合环境，延迟伤口愈合。考虑到上述问题，具有内在相互连通的多孔结构的水凝胶作为伤口敷料具有显著的潜力。水凝胶具有较高含水量，能保持创面的湿润环境，同时能够进行气体交换，清除过多渗出物，可促进创面快速愈合。另外，水凝胶易于清除而不会造成二次创伤。纤维素是自然界中最丰富的天然聚合物，具有良好的生物相容性、热/化学稳定性和机械性能，同时，纤维素有许多易于化学修饰的官能团，以达到某些特性。因此，纤维素是满足低成本和大规模制备伤口水凝胶的理想材料。目前，在纤维素水凝胶中固定抗生素是应用最广泛的抗菌策略。然而，过度使用抗生素可能会导致细菌耐药性上升，从而加重伤口感染。因此，在不使用抗生素的情况下，为伤口设计抗菌水凝胶敷料是至关重要的。

离子液体是指全部由离子组成的液体，咪唑环是具有芳香性的五元含氮杂环，氮原子经烷基化反应后将烷基链引入咪唑环，使咪唑环成为带正电荷的阳离子，构成咪唑类离子液体。该结构性质稳定，正电荷分布均匀，通过静电力吸附带负电荷的细菌，并在细菌壁上积聚，从而导致细菌生长抑制和死亡。此外，长烷基链易进入细菌脂质膜的疏水区域从而杀死细菌。另外，咪唑离子液体的阴离子可设计为与Fe(III)配位结构，产生光热效应。因此，通过在纤维素中引入咪唑类离子液体官能团可以获得高效抗菌材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子液体改性的纤维素基抗菌材料；

本发明的目的是还提供一种离子液体改性的纤维素基抗菌材料的制备方法，该方法制备的纤维素基抗菌材料具有持续的抗菌性能的同时还能可控杀菌，不会产生细菌耐药性问题。

本发明所采用的第一种技术方案是，离子液体改性的纤维素基抗菌材料，结构式如下所示：

本发明所采用的第二种技术方案是，离子液体改性的纤维素基抗菌材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，将纤维素在碱尿素溶液中溶解，得到纤维素溶液，向纤维素溶液中加入0.1～0.3mL环氧氯丙烷，再将所得溶液倒入模具中静置、洗涤，得到纤维素水凝胶；

步骤2，将步骤1所得的纤维素水凝胶浸入DMSO中，再加入N,N'-羰基二咪唑，30～40℃条件下避光反应24h，然后，再加入0.7g双(羧甲基)三硫代碳酸盐，30～40℃下避光反应48h，反应完成后，将所得产物依次用DMSO、无水乙醇清洗，最后，用PBS缓冲溶液将清洗后的产品冲洗干净得到CH-CTA水凝胶；

步骤3，将N-乙烯基咪唑和1-溴代正癸烷混合于圆底烧瓶中，氮气气氛下，在60～65℃条件下回流20～24h，形成黄色粘稠液体，洗涤、干燥，获得3-癸基-1-乙烯基咪唑溴酸盐；

步骤4，将FeCl₃加入步骤3所得的3-癸基-1-乙烯基咪唑溴酸盐中，30～40℃回流12h，反应结束后保留底层产物，洗涤、干燥，得到铁配合离子液体；