Page 201 - 《精细化工）》2023年第10期
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第 10 期 杜永梅，等: 氧化玉米淀粉-聚己内酯基抗菌膜的制备及性能 ·2279·
最有希望的解决方案。特别是将具有良好生物相容
性和生物降解性的聚合物材料用于生物医学材料
的开发尤为重要 [3-5] 。但该类生物基聚合物普遍存
在的潜在问题就是容易受到细菌感染,当将其用作
食品包装和生物医学材料时，易造成食品污染或者
[6]
使患者感染细菌 。因此，亟需开发一种具有抗菌
作用的新型绿色生物基聚合物以实现其广泛应用
价值。 图 1 OI 及 PO 的合成方案
目前，工业生产中主要将小分子抗菌剂（抗生 Fig. 1 Synthetic scheme of OI and PO
素、金属纳米粒子、药物）添加到生物基聚合物中，
以达到杀菌的目的。然而，该策略制备的生物基聚 1 实验部分
合物普遍存在小分子抗菌剂浸出的问题，这可能会
降低材料的抗菌作用，并造成环境二次污染 [7-8] 。因 1.1 试剂与仪器
此，具有强抗菌作用，且无浸出的绿色生物基聚合 高碘酸钠、盐酸羟胺、IAA、N,N-二甲基甲酰
胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、4-二甲氨
物抗菌材料有望极大地促进生物基聚合物的发展。
基吡啶（DMAP）、N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳化
氧化淀粉是一种特殊的变性淀粉，与天然淀粉相比，
二亚胺盐酸盐（EDC）、PCL、碳酸氢钠、无水乙醇，
氧化淀粉的糊化温度更低，且溶解性、成膜性和流
[9]
动性更好 ，常作为加工制备淀粉基功能材料的中 AR，上海麦克林生化科技股份有限公司；OCS〔氧
化度（OD）72%〕由实验室制备；金黄色葡萄球菌
间体。DRAGAN 等 [10] 研究发现，通过对氧化淀粉进
（Sa）和大肠杆菌（Ec），陕西科技大学食品与工程
行物理共混或掺杂抗菌功能分子可实现具有生物活
学院；小鼠成纤维细胞（L929），南京科佰生物科技
性的氧化淀粉基抗菌材料的制备，这种功能化的氧
有限公司；RPMI 完全培养基，美国 Corning 公司；
化淀粉基抗菌材料能够有效地克服氧化淀粉自身功
Calcein-AM/PI 细胞双染试剂盒（货号：C5420），同
能缺陷，具有良好的生物抗菌活性。然而，物理掺
仁化学。
杂抗菌分子存在容易浸出、造成环境二次污染问题。
Vector-22 型傅里叶变 换红外光 谱仪、 D8
与其他抗菌聚合物物理共混相比，所制得的氧化淀
Advance 型广角 X 射线衍射仪，德国 Bruker 公司；
粉基抗菌材料存在相容性差、稳定性不足，且含有
OCA 15EC 型视频光学接触角测量仪，德国德菲公
毒性抗菌基团（如氯、锡），无法实现持续长久的抗 司；RS-8002 型电子拉力机，华谊创鸿仪器有限公
菌效果 [11-12] 。吲哚是一种生物来源的非离子结构单 司；Cary 5000 紫外-可见-近红外分光光度计，美国
元，是生物碱和其他天然产物的重要成分，广泛存 安捷伦科技公司；Leica TCS SP8 激光扫描共聚焦显
在于自然界中 [13] 。许多吲哚衍生物目前已被用作抗 微镜，德国徕卡公司。
病毒剂、抗炎剂和抗氧化剂等 [14-15] 。聚己内酯（PCL） 1.2 OI 的制备
作为一种生物基聚合物，具有良好的加工性、可塑 将 6.56 g（37.5 mmol）IAA 溶解在 61 mL DMAc
性及较低的玻璃化转变温度，已广泛应用于生物医 中，然后加入 7.20 g（37.5 mmol）EDC 和 0.25 g
学、可降解塑料、增塑剂等领域 [16-17] 。因此，基于 （2.9 mmol）DMAP，室温下搅拌均匀，获得 IAA
氧化淀粉、PCL 及吲哚衍生物良好的功能特性（绿 混合液；接着，将 5.00 g OCS 溶解在 15 mL DMAc
色无毒、价廉易得、可生物降解和生物相容等），本 中，获得 OCS 溶液；然后，在室温下将获得的 IAA
研究旨在制备一种具有高抗菌活性的新型生物基聚 混合液逐滴加入到 OCS 溶液中，连续搅拌 36 h。反
合物。 应完成后，反应产物用 V(饱和碳酸氢钠溶液)∶V(去
本文首先将氧化玉米淀粉（OCS）和吲哚-3-乙 离子水)∶V(无水乙醇)=1∶4∶1 混合溶液低温析
酸（IAA）单体通过更简便的“一锅法”线性接枝， 出，过滤，用去离子水、无水乙醇洗涤 3~5 次，50 ℃
合成新型氧化玉米淀粉基抗菌材料（OI）。然后，将 下真空干燥 24 h，得到深棕色 OI 粉末，产率 62%，
具有良好加工性能的 PCL 与 OI 复配，制备新型氧 取代度 60%。
化玉米淀粉-聚己内酯基抗菌膜（PO），合成方案如 1.3 PO 的制备
图 1 所示。由此方法制备的 PO 具有绿色无毒、低 采用 PCL 与 OI 固体粉末以不同质量比共混复
浸出的特点，有望实现在生物医学材料方面的广泛 配，选用 DMF 为有机溶剂，室温下采用流延法成膜。
应用。 将 1.8 g PCL 和 0. 2 g OI 分别溶解在 24 和 6 mL DMF
