聚乙二醇改性壳聚糖膜的制备与表征

于 玲

（福建省轻工业研究所，福建 福州 350005）

聚乙二醇改性壳聚糖膜的制备与表征

于 玲

（福建省轻工业研究所，福建 福州 350005）

研究利用聚乙二醇对壳聚糖进行改性，制备聚乙二醇改性壳聚糖膜，并对所得的膜进行表征。结果表明：采用0.25g聚乙二醇（PEG6000，98%）对壳聚糖（1.0g）进行改性，制备聚乙二醇改性壳聚糖膜，然后用BSA对改性后的壳聚糖进行吸附测试，测试数据显示5h吸附效果较理想。

壳聚糖；仿生膜；聚乙二醇改性

壳聚糖是自然界中唯一的带阳离子的高分子化合物，具有促进细胞生长的独特生物活性及对细胞良好的组织相容性，更为重要的是它具有广谱的抗菌的作用，这些性质使它成为一种优异的面膜基材。由于壳聚糖不溶于水和普通有机溶剂，因此限制了其应用范围，但是可以通过改性来扩大其应用范围。近年来已有一些基于改性壳聚糖的面膜专利报道[1-3]，主要是利用海藻酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等对壳聚糖进行改性，但上述改性方法难以获得连续均匀的改性壳聚糖膜。

聚乙二醇具有很好的生物相容性，是一种新型的用于壳聚糖改性的材料之一[4,5]，并且聚乙二醇同时具有很好的成膜性能，形成的薄膜有很好的柔韧性。近期一些研究结果表明，壳聚糖和聚乙二醇反应形成的水凝胶有助于快速修复皮肤伤口或缺陷[6-8]，为绿色、安全、高效的仿生膜技术开发提供了新的思路。

文章通过利用聚乙二醇对壳聚糖进行改性，制备聚乙二醇改性壳聚糖膜，并对所得的膜进行表征。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

壳聚糖：生化试剂BR，国药集团化学试剂有限公司；聚乙二醇（PEG6000，≥98%）：化学纯CP，百陇化工股份有限公司；冰醋酸（≥99.5%）：分析纯AR，广东光华科技股份有限公司；NaOH（96%）：分析纯AR，广东光华科技股份有限公司；异丙醇（≥99.7%）：分析纯AR，国药集团化学试剂有限公司；牛血清白蛋白（Bovine serum albumin，简称：BSA，96%）：生物技术级，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

扫描电子显微镜（SEM，S-4800），日本HITACHI公司；傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，Nicolet N6700），赛默飞世尔科技公司；紫外可见分光光度计（UV-1800），日本岛津公司。

1.2 实验方法

1.2.1 膜质的制备

称量3份1.0g壳聚糖粉末，溶解在质量分数2%的醋酸溶液中配成100mL溶液；分别向3份溶液中加入1.0、0.5、0.25g的聚乙二醇（PEG6000），并在室温下搅拌1h；从3份溶液中分别取出10mL置于60mm培养皿中，剩余溶液分别置于150 mm培养皿中；将混合溶液在50℃下干燥24h，使溶液固化为凝胶状膜质；干燥后，将膜质浸入1%的NaOH溶液中剥离，并用去离子水反复洗涤3次，清除残留的碱；将150mm培养皿中的膜质置于室温下风干，制得干膜样品。

1.2.2 膜质理化性能的表征

分别采用电子显微镜扫描拍照和FTIR红外光谱扫描，对制备的干膜进行理化性能的表征。

1.2.3 膜质生化性能的表征

分别从每个未风干的湿膜样品中取3份大小为10mm×10mm的湿膜片；取3份50mg牛血清白蛋白（BSA），分别加入体积分数为70%的异丙醇溶液配成10mL溶液；将上述溶液分别加入湿膜片中在室温下进行为期1h、5h和10h的蛋白吸附；将吸附完成后的膜质用去离子水洗涤3次以去除过量未吸附的BSA；向每份膜质中加入10mL、体积分数为70%的异丙醇溶液，在室温下进行为期48h的脱附；将脱附得到的异丙醇溶液进行紫外分光光度分析。

2 结果与讨论

2.1 膜质理化性能的表征

2.1.1 利用SEM观察所制备的膜：图1的SEM图片可以看出，随着加入聚乙二醇（PEG6000）量的降低，壳聚糖膜质的孔径越来越小，孔的分布越来越密集，并且膜质表面越来越不光滑，褶皱明显增多。

2.1.2 利用FTIR对所制备的膜进行分析：图2的FTIR谱图可以看出，这些膜的谱图特征非常相似，吸收峰的形状和出现的位置几乎一样，在波数1650～1655 cm-1、1585～1590cm-1处均有特征峰出现。这说明了壳聚糖与PEG分子之间的相互作用力较小，PEG的羟基能与壳聚糖膜质体末端的羟基之间形成氢键，从而改善了膜质的物理性能。但是过多的PEG的加入会使羟基与其他基团的作用增强，反而会抑制氢键的形成。因此，选择合适的PEG加入的量是关键。

图1 3组实验膜质的SEM照片

图2 3组膜质的FTIR谱图

2.2 膜质生化性能的表征

从表1、表2和表3的紫外可见分光光度分析实验结果表明，膜质对蛋白在1h时的吸附能力第2组＞第1组＞第3组，在5h时的吸附能力第3组＞第2组＞第1组，在10h时的吸附能力第1组＞第3组＞第2组。

这表明，在中短时间吸附时，中等量的PEG对吸附的增强效果比少量和大量的效果高。但在长时间吸附时，少量的PEG更有助于膜质对蛋白的吸附。

表1 1h组脱附液进行紫外分光光度分析记录（280 nm）

表2 5h组脱附液进行紫外分光光度分析记录（280 nm）

表3 10h组脱附液进行紫外分光光度分析记录（280 nm）

3 结论

利用聚乙二醇对壳聚糖进行改性，制备聚乙二醇改性壳聚糖膜是可行的。采用0.25g聚乙二醇（PEG6000，98%）对壳聚糖（1.0g）进行改性，制备聚乙二醇改性壳聚糖膜，然后用BSA对改性后的壳聚糖进行吸附测试，测试数据显示5h吸附效果较理想。

[1] 廖晓玲,徐文峰.一种自组装药用复合面膜的制备方法:CN201110442609.0[P].2012-06-27.

[2] 徐开俊,黄银辉,阮攀,等. 一种凝胶面膜基质及其制备工艺:CN201410211485.9[P].2014-08-13.

[3] 杨蓉娅,宋青青,吴新华,等.一种用于激光治疗的水凝胶面膜及其制备方法:CN201410572208.0[P].2015-01-28.

[4] 杨心督,张其清.聚乙二醇修饰壳聚糖在生物医学领域的研究进展[J].中国药师,2015(6):1014-1016.

[5] A.Anitha,S.Sowmya,P.T.Sudheesh Kumar,et al.Chitin and chitosan in selected biomedical applications[J].Progress in Polymer Science, 2014,39:1644-1667.

[6] Szu-Hsien Chen,Ching-Ting Tsao,Chih-Hao Chang,et al.Synthesis and Characterization of Reinforced Poly(ethylene glycol)/Chitosan Hydrogel as Wound Dressing Materials [J]. Macromolecular Materials and Engineering,2013,298:429-438.

[7] Szu-Hsien Chen,Ching-Ting Tsao,Chih-Hao Chang,et al.Assessment of reinforced poly(ethylene glycol) chitosan hydrogels as dressings in a mouse skin wound defect model[J]. Materials Science and Engineering C,2013,33:2584-2594.

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R318.08

A

1007-550X（2017）07-0037-04

10.3969/j.issn.1007-550X.2017.07.003

2017-06-18

于玲（1987- ），女，广西苍梧县人，学士学位，主要从事日用化妆品研究与开发。