Page 74 - 《精细化工》2022年第3期

第 39 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.39, No.3
2022 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2022

功能材料
抗菌黏附型酪蛋白基纳米复合水凝胶的制备

4
徐群娜 1,2,3 ，杨羽西 1,2 ，闫文飞 ，马建中 1,2,3 ，徐小雨 1,2
〔1. 陕西科技大学 轻工科学与工程学院，陕西 西安 710021；2. 轻化工程国家级实验教学示范中心，
陕西 西安 710021；3. 西安市绿色化学品与功能材料重点实验室，陕西 西安 710021；4. 中国皮革和
制鞋工业研究院（晋江）有限公司，福建 晋江 362200〕

摘要：以酪蛋白为基体，引入纳米氧化锌（ZnO NPs），通过“半溶解溶胶-凝胶酸化法”制备了抗菌黏附型酪蛋
白基纳米复合水凝胶。通过 FTIR、SEM、EDS 对水凝胶结构进行了表征，对其抗菌性能、黏附性能、溶胀性
能、力学性能及生物相容性进行了测定。结果表明，所制备的纳米复合水凝胶具有立体的三维网络结构，孔径
分布均一；当引入 ZnO NPs 添加量为酪蛋白质量的 3%时，其溶胀率可达 79.19%；抗张强度和断裂伸长率分别
可达 1.95 MPa 和 137.4%；该水凝胶能够通过氢键作用、疏水相互作用与皮肤、玻璃、塑料、金属等产生良好
黏附性，且对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均具有良好的抗菌性能。
关键词：酪蛋白；水凝胶；纳米氧化锌；抗菌性能；黏附；功能材料
中图分类号：TQ314.1；TQ427.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 03-0496-09

Preparation of casein-based nanocomposite hydrogel

with antibacterial and adhesion properties

4
1,2
1,2
XU Qunna 1,2,3 , YANG Yuxi , YAN Wenfei , MA Jianzhong 1,2,3 , XU Xiaoyu
[1. College of Bioresources Chemical & Materials Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021,
Shaanxi, China; 2. National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education, Xi'an
710021, Shaanxi, China; 3. Xi'an Green Chemicals and Functional Materials Key Laboratory, Xi'an 710021, Shaanxi,
China; 4. China Leather and Footwear Industry Research Institute (Jinjiang) Co. Ltd., Jinjiang 362200, Fujian, China]

Abstract: Antibacterial and adhesive casein-based nanocomposite hydrogel was prepared by “semi-soluble
sol-gel acidification” from casein and nanoparticles ZnO (ZnO NPs). The structure of hydrogel was
characterized by FTIR, SEM and EDS, and the antibacterial property, adhesion property, swelling property,
mechanical property and biocompatibility were measured. The results showed that the as-prepared
nanocomposite hydrogel had three-dimensional network with uniform pore distribution. The nanocomposite
hydrogel with ZnO NPs addition (based on the mass of casein) of 3% had a swelling rate of 79.19%, with
tensile strength and elongation at break of 1.95 MPa and 137.4%, respectively. This nanocomposite
hydrogel exhibited excellent adhesion to many materials, such as human skin, glass, plastic, metal through
hydrogen bonding and hydrophobic interaction, and had good antibacterial performance against Escherichia
coli and Staphylococcus aureus.
Key words: casein; hydrogel; ZnO NPs; antibacterial property; adhesion; functional materials

[3]
[4]
水凝胶是一类以水为分散介质并具有三维网状 特点在生物敷料、注射凝胶 、智能皮肤 、海水淡
[1]
交联结构的高分子体系 。按其来源可分为天然水 化等领域被广泛应用。用于制备水凝胶的天然高分
[2]
凝胶和合成水凝胶两类 。近年来，天然水凝胶由 子材料主要包括蛋白质、海藻酸盐、壳聚糖、纤维
于其优越的生物相容性、可降解性以及来源丰富等 素等 [5-8] 。蛋白质水凝胶作为一类天然水凝胶，通常

收稿日期：2021-07-28; 定用日期：2021-11-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210765
基金项目：国家自然科学基金面上项目（22078185）；陕西省创新人才推进计划青年科技新星项目（2019KJXX-011）；国家自然科学
基金青年项目（21908171）；陕西省自然科学基金（2020JQ-825）
作者简介：徐群娜（1987—），女，副教授，博士生导师，E-mail：xxqqnn870304@163.com。