Page 112 - 《精细化工》2020年第7期

·1394· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

或者注射，易导致抗菌效果不佳或者治疗失败。因 N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）、Am、过硫酸铵
此，开发一种具有长久抗菌效果且无耐药性的抗菌 （APS）、TA，分析纯，麦克林试剂公司；LB 肉汤，
材料如抗菌水凝胶具有重要意义。针对目前报道过 青岛日水生物技术有限公司；大肠杆菌（ATCC25922）、
的抗菌水凝胶，按照其含有的抗菌成分主要分为抗 金黄色葡萄球菌（ATCC29213），南京便诊生物科技
[2]
生素类抗菌水凝胶 、含有无机纳米颗粒的抗菌水凝 有限公司；蒸馏水，自制。
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胶 、抗菌肽类抗菌水凝胶 和阳离子高分子抗菌水 Nexus-870 型傅里叶转换红外光谱仪（FTIR），
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凝胶 等。近年来，因大量抗生素滥用所导致耐药性 美国 Nicolet 公司；Instron5967 型拉伸试验机，英斯
细菌的出现使得抗生素类抗菌水凝胶的使用受到限 特朗公司；S-4800 型扫描电子显微镜（SEM），日
制，而抗菌肽类与纳米银由于价格昂贵且不易大量制 立高新技术有限公司；Q500 型同步热分析仪（TG），
备，因此，急需一种价格相对低廉、高效抗菌且无耐 美国 TA 公司。
药性的抗菌剂。含胍基的聚合物作为抗菌阳离子聚合 1.2 PAM-Agar-TA-GO 双网络水凝胶（PATG）的
物之一，具有广谱的抗菌性。而聚六亚甲基胍盐酸盐 制备
（PHMG）是主链含胍基的抗菌聚合物的一种，具有 采用改进的 Hummers 法制备 GO [13] ：先将
优良的抗菌性能、良好的生物相容性等优点，且可以 100 mg GO 粉末加入到 50 mL 超纯水中，超声振荡
与细菌进行非特异性作用，从而使细菌不会产生耐药 3 h 获得分散均匀的 GO 分散液（GOs）；称取 Am
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性 。张超 将两端为氨基的 PHMG 与丙烯酰胺 （1.8 g）、Agar 粉末（0.2 g）、GOs（2 mL，溶液
（Am）通过氨基化反应制备聚六亚甲基单胍双甲基 质量浓度为 2 g/L）、TA（5 mg）和蒸馏水（8 mL）
丙烯酰胺水凝胶，该水凝胶具有长效抗菌活性，是 加入到烧杯中，然后向上述混合液中加入 MBA
一种优良的抗菌材料，但由于制备过程中使用大量 （0.12 mL, 占 Am 物质的量的 0.03%）；加热至
有机溶剂清洗，不易大规模制备与应用。 90 ℃使 Agar 粉末完全溶解，放入 60 ℃烘箱中静
水凝胶是一种具有三维网络结构的聚合物，可 置 15 min，再向混合液中加入 APS（0.24 mL, APS
以吸收大量的水和生物组织液，有着良好的生物相 水溶液质量浓度为 56.8 g/L）并快速振荡，倒入玻
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容性 。水凝胶在包载抗菌剂治疗细菌感染、组织工 璃模具中，将玻璃模具放入烘箱中，在 60 ℃下反
程和生物材料等方面有广阔的前景，但传统单网络交 应 3 h，以形成 PAM 第一网络，之后将烘箱温度调
联的水凝胶由于机械性能较差和易破碎变形而导致 整到 90 ℃，继续反应 8 h，使 TA 将 GO 还原成 rGO；
在应用过程中可能造成其抗菌效果下降。力学性能较 最后，将玻璃模具放置 4 ℃下反应 2 h，使得 Agar
好的水凝胶可随意塑形，适用于任何部位的创面，因 第二网络形成，最终制得 PAM-Agar-TA-GO 双网络
此，抗菌水凝胶力学性能的研究也是目前水凝胶的重 水凝胶（简记为 PATG 凝胶）。按照上述方法将原
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要研究方向之一 [9-10] 。CHEN 等 制备了琼脂（Agar）/
料中 GO 的量减半所制备的凝胶简记为 PATG 0.5 。按
聚丙烯酰胺（PAM）杂化双网络水凝胶，极大地增
照上述方法将原料中 Agar 去除便可制备出 PAM-
强了水凝胶的力学性能。将抗菌剂与双网络水凝胶
TA-rGO 单网络水凝胶（简记为 PTG 凝胶），PTG 0.5
相结合后，这种水凝胶与生物组织相似，在药物输
则是将 PTG 凝胶 GO 的量减半所制备，其他凝胶
送、伤口敷料和生物材料等相关领域得到了广泛的 组成成分及其简称如表 1 所示。合成路线示意图如
应用 [12] 。
图 1 所示。
本文在力学性能优良的 Agar 与 PAM 双网络水
凝胶骨架中，通过单宁酸（TA）将氧化石墨烯（GO）
表 1 反应原材料的组成
还原成还原氧化石墨烯（rGO），以 TA/rGO 为微反 Table 1 Composition of reaction materials
应器利用 TA 与 PHMG 发生迈克尔加成反应，将 样品 Am/g Agar/g TA/mg GO/mg PHMG
PHMG 固定在水凝胶的骨架中，尝试得到一种具有 PAM/Agar 1.8 0.2 – – –
长久抗菌效果且无耐药性、力学性能好、生物相容 PATG 1.8 0.2 5 4 –
性良好的抗菌水凝胶。
PATG 0.5 1.8 0.2 5 2 –
PATGH 1.8 0.2 5 4 √
1 实验部分
PTG 1.8 – 5 4 –
1.1 试剂与仪器 PTG 0.5 1.8 – 5 2 –
Agar，生物试剂，国药集团化学试剂有限公司； PAGH 1.8 0.2 – 4 √
PHMG，分析纯，湖北鑫源顺医药化工有限公司； 注：–为无；√为有。