芦荟蒽醌/NMA-HTCC改性真丝织物的抗菌、抗紫外及药物缓释性能*

张 伟 ，陆振乾 ，朱 刚

（1 盐城工学院纺织服装学院 江苏盐城 224051；2 苏州市有冠泰纺织品有限公司 江苏苏州 215228）

壳聚糖季铵盐（NMA-HTCC）是一种反应性好、抗菌性高的新型纺织品整理剂。本文将壳聚糖先后与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵及 N-羟甲基丙烯酰胺反应，合成带有纤维反应性基团的水溶性O-甲基丙烯酰胺壳聚糖季铵盐（NMA-HTCC）[1]，可直接与真丝纤维发生交联反应，并产生牢固结合。芦荟作为一种多功能植物新星，其提取物芦荟蒽醌广泛应用于医药、化妆品等多个领域中。本文将NMAHTCC和芦荟蒽醌提取物用于真丝织物的改性中，并测定改性前后丝织物的抗菌性能、抗紫外线性能及对芦荟蒽醌的释放性能，为开发功能性保健真丝制品提供理论基础。

1 实验部分

1.1 实验材料

桑蚕丝织物（市售）；低分子量壳聚糖，芦荟叶；2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，异丙醇，N-羟甲基丙烯酰胺，4-甲氧基苯酚，氯化铵，碳酸氢钠，乙醇，丙酮，均为化学纯。

1.2 芦荟蒽醌化合物的提取

将新鲜芦荟叶片洗净，放入粉碎机中粉碎后待用。取适量粉碎后的样品置于三角烧瓶中，加入75%的乙醇溶液，在300W的条件下超声波处理20min后取出，真空抽滤，洗涤，合并滤液后取上清液，待用[2]。

1.3 NMA-HTCC的合成

将壳聚糖、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵及异丙醇放入四口烧瓶内，80℃反应10h后取出，真空抽滤后得到HTCC。再将HTCC、N-羟甲基丙烯酰胺、4-甲氧基苯酚及NH4Cl放入烧瓶中，140℃反应15min后取出，洗涤并烘干，即可得到NMA-HTCC[3]。合成反应方程式如下：

1.4 NMA-HTCC对真丝织物/纤维的改性工艺

配制NMA-HTCC溶液（其中NMA-HTCC浓度为7g/L，NaHCO3质量分数为5%），浴比为1:50。将真丝织物/纤维置于NMA-HTCC溶液中60℃浸渍1h后取出， 80℃预烘5min，再160℃焙烘3min，最后去离子水清洗并烘干。

1.5 芦荟蒽醌化合物对NMA-HTCC改性织物的处理工艺

将NMA-HTCC改性前后的真丝织物放入一定浓度的芦荟蒽醌溶液中，浸渍一定时间后取出，清洗并晾干。

1.6 测试方法

1.6.1 X光电子能谱分析

仪器：XSAM800多功能表面分析电子能谱仪；

测试条件：Mg靶（1253.6eV）X光枪，工作功率为12kV×15mA。

1.6.2 织物抗紫外性能测定

参照GB/T 18830- 2002《纺织品防紫外线性能的评定》，测定真丝织物的UVA、UVB及UPF值，从而评定织物的抗紫外线性能。

1.6.3 织物耐日晒色牢度测定

参照AATCCTM16-2003《纺织品耐日晒色牢度测定方法》，测定改性前后真丝织物的耐日晒色牢度。

1.6.4 织物抗菌性测定

参照GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价：振荡烧瓶法》，测定改性前后真丝织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率，从而评定织物的抗菌性能。计算公式如下：

1.6.5 NMA-HTCC改性真丝织物对芦荟蒽醌的释放性能

将NMA-HTCC改性后的桑蚕丝织物置于芦荟蒽醌溶液中，反应一定时间后取出晾干，并置于生理盐水溶液中恒温振荡[4]，再对释放到生理盐水中的芦荟蒽醌提取物进行吸光度测定（最大吸收波长为297nm），用回归方程模拟其释放规律。

2 结果与分析

2.1 X光电子能谱分析

表1 丝纤维的表面元素组成

表1为芦荟蒽醌/NMA-HTCC改性前后丝纤维表面C、O、N元素的含量。由表可知，处理后丝纤维的N元素含量显著下降，这主要是由于NMAHTCC分子中的N元素含量远低于丝素分子，当两者结合后，整体的N元素含量就会显著下降，这表明NMA-HTCC已经进入到丝纤维内部或吸附于丝纤维表面，即两者发生了有效的交联或吸附。

2.2 真丝织物的抗紫外线性能

表2 丝织物的UVA、UVB及UPF值

由表2可知，芦荟蒽醌/NMA-HTCC复合改性前后真丝织物的UVA和UVB值显著降低，而UPF值显著增大，大于40%，完全达到了抗紫外线织物的国家标准。此外，参照AATCCTM16-2003《纺织品耐日晒色牢度测定方法》，测定改性后真丝织物的耐日晒牢度＞三级，说明芦荟蒽醌提取物已经有效连接到丝纤维分子上，从而起到很好的抗紫外线作用。

2.3 NMA-HTCC改性真丝织物对芦荟蒽醌化合物的缓释性能

图1 丝织物释放芦荟蒽醌提取物与时间的关系图

前期研究[4]表明，当释放时间相同时，NMAHTCC改性丝纤维在生理盐水中释放的芦荟蒽醌明显高于未经改性的丝纤维，说明NMA-HTCC改性后的丝纤维对芦荟蒽醌提取物具有良好的承载与释放效果。本实验在此基础上经探索得出，NMA-HTCC改性后的真丝织物所释放的芦荟蒽醌提取物（吸光度）与时间（天）之间符合幂函数关系，如图1所示，两者之间的回归方程为y=3.932x-0.17，且所求方程非常显著。

2.4 真丝织物的抗菌性能

表4 改性前后真丝织物的抑菌率

由表4可以看出，未经改性的真丝织物具有一定的抗菌性，而改性后真丝织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率显著提高，均大于95%。这主要是因为改性后的真丝织物表面和内部集聚了大量的NMA-HTCC大分子，而NMA-HTCC分子又可以与芦荟蒽醌中的酸性基团形成牢固的化学键，从而使NMA-HTCC、真丝纤维及芦荟蒽醌三者很好的结合在一起。又由于NMA-HTCC及芦荟蒽醌良好的抗菌性，因此赋予改性后的真丝织物具有良好的抗菌性能。

3 结论

（1）经芦荟蒽醌提取物及NMA-HTCC改性后的真丝织物，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率显著提高，均大于95%。

（2）经芦荟蒽醌提取物及NMA-HTCC改性后的真丝织物，其UVA和UVB值下降，UPF值显著增大，耐日晒牢度大于三级。

（3）NMA-HTCC改性真丝织物所释放的芦荟蒽醌提取物的吸光度与时间之间符合幂函数关系，两者之间的回归方程为y=3.932x-0.17，且所求方程非常显著。

参考文献：

[1]潘虹，赵涛.壳聚糖改性及其在抗菌方面的应用[J].纺织学报，2011,2(32):45-51.

[2]刘全德，唐仕荣，宋慧，等.芦荟蒽醌类化合物的超声提取及其抗氧化性研究[J].食品与机械，2011,5(27):68-70.

[3]S.H. Lim, S.M. Hudson. Synthesis and antimicrobial activity of a water-soluble chitosan derivative with a fiber-reactive group[J].Carbohydrate Research, 2004(6):313-319.

[4]张伟，戴新兰，周静洁，等.反应性壳聚糖季铵盐改性桑蚕丝纤维的结构与性能[J].印染助剂，2016,10(33):20-23.