海藻酸钠抗菌材料特点构建下的制备及应用

姚全福　刘颖

摘 要：海藻酸钠纳米材料具备有良好的理化性质、功能特性以及生物相容性，通过静电纺丝技术可以将高效抗菌剂均匀分布在海藻酸钠基底中，制备成各种抗菌复合薄膜，在食品包装、创伤敷料以及组织工程支架等方面均有着重要的应用价值，本文主要就海藻酸钠抗菌材料的制备和应用进行了探究分析。

关键词：海藻酸钠 静电纺丝 抗菌材料

中图分类号：P745 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（b）-0103-02

海藻酸钠是一种天然高分子化合物，是β-D-甘露糖醛酸和α-L-古罗糖醛酸残基两种单元结构所构成的嵌段共聚物，主要来源是海洋中的褐藻[1-3]。作为天然多糖类物质，海藻酸钠高分子材料还有着优越的生物相容性、吸水性、无毒性和成膜性，因此能够和多种高分子材料进复合材料的制备工作，在生物工程以及药物研发中也有着良好的应用价值。通过静电纺丝技术可以让海藻酸钠的性能得到最大限度的发挥，对于我国复合材料领域的发展也有着积极的意义。

1 静电纺丝技术简介

静电纺丝技术起源于20世纪90年代，有着操作简单跟经济性高的应用优势[4]。通过静电纺丝技术能够将高分子溶液跟溶体加工成连续性的纳米纤维，以满足各行业对于复合材料的具体需求。静电纺丝技术基本原理在外加静电场作用下，带电荷的高分子材料以及溶体会在针头处流出，经过了溶剂挥发以及溶体冷却之后，固化分布在接收屏上面，形成纳米级别的纤维状物质[5]。静电纺丝技术的应用，可以将多种有着不同优良特性的材料跟纳米级别的尺寸均匀复合在同一根纤维之中，让新材料达到预期的新特性中。目前进行纳米纤维制备中有着模板聚合法以及微相分离等多种制备模式，但是只有静电纺丝技术能够进行聚合物纳米纤维的直接跟连续制备，还有着操作方便和工艺简单的应用优势。

2 海藻酸钠纳米复合材料性能特点分析

海藻酸钠是一种纯天然的高分子化合物，还有着人工高分子化合物不具备的生物性质。在海藻酸钠纳米复合材料中加入一定量抗菌剂，在饮用水消毒等领域中获得良好的应用效果。海藻纳米/纳米Ag复合材料的应用，对于饮水中大肠杆菌等病原菌可起到良好的抑制效果，此外海藻酸钠可以对纳米Ag颗粒进行有效的固定，避免该颗粒进入到水中对人体所造成的危害。吕飞等研究人员就肉桂油跟Nisin的海藻酸钠抗菌薄膜对于黑鱼品质影响情况进行了对比分析，结果表明薄膜处理能够对黑鱼品质的维持有着良好的作用。

3 基于静电纺丝技术的海藻酸钠抗菌复合薄膜的制备

采用海藻酸钠进行抗菌性薄膜的制备时，采用传统铺膜法虽然能够在制备成的薄膜中进行其它抗菌剂的添加，但是依旧存在有薄膜厚度过大、抗菌剂分布不均匀以及团聚现象无法有效控制的问题。通过静电纺丝技术的应用则能够对上述问题起到良好的治疗效果。此外静电纺丝技术制备成的薄膜厚度比较小，对于抗菌剂的释放速度也能够进行有效的控制，从而让薄膜的抗菌效率得以有效提升。采用静电纺丝技术来进行海藻酸钠抗菌薄膜的制备时，要求具备良好的电导率、黏度以及良好可纺性，且电纺运行参数合理，更重要的是抗菌剂的合理选择。

通过天然高分子与人工合成高分子的混合使用，结合具体需求添加其它物质给予纳米纤维特性，能够满足各个行业的实际需求。海藻酸钠作为一种阴离子型聚电解质，在溶液浓度比较低的情况下就能够达到较大的电导率，但该情况下的溶液黏度比较小，无法在电纺中形成射流。在浓度得到了小幅度的增加之后，黏度虽然得到一定程度的增加，但是电导率也会随之增大，难以形成连续高质量的纤维。通过将人工合成高分子化合物跟天然高分子化合物进行结合使用的模式，則能够对上述问题起到良好的解决效果。此外，在进行以海藻酸钠为基材的静电纺丝过程中，将设备参数调节在上述范围内，所得到的纤维直径均匀性比较好，应用效果也比较理想。

4 应用前景

为了获得良好的经典纺丝技术应用效果，需要进一步丰富海藻酸钠改性剂的选择。现阶段主要采用PVA或者PEO等有机物作为改性剂，在添加了该类型改性剂之后虽然能够对海藻酸钠溶液的电导率以及表面张力等参数起到良好的改善效果，但是溶解过程过于复杂，溶解性比较低。此外有机子自身的分子量比较大，空间结构也呈现出多样化特征，导致了海藻酸钠溶液的可控性较低。因此说还可以通过静电引力来对海藻酸钠溶液出现处理，改善该溶液的可纺性。

如何提高抗菌剂的使用安全性也是相关技术人员所需重点研究的一个问题，在应用无机抗菌剂时虽然具备有良好的抗菌效率，但是具体应用过程中依旧存在有安全性问题，并有着重金属重度的可能性。但是目前在进行抗菌复合薄膜抗菌剂的选择过程中，多是将关注重点放置在抗菌剂的抗菌性能下，对于该浓度下抗菌剂可能导致的安全问题重视程度不足，也就对海藻酸钠抗菌性薄膜的应用造成了非常大的阻碍。

5 结语

综上所述，在采用静电纺丝技术进行海藻酸钠抗菌复合薄膜的制备过程中，虽然还存在有比较多的问题，但随着该方面研究力度的进一步加深，这些问题也逐渐被解决。在保障了高效性和安全性基础上，还能够在多个领域中获得良好的应用效果。

参考文献

[1] 浙江大学.一种抗菌材料海藻酸钠?抗坏血酸纳米银的绿色快速制备方法：中国，CN201710800376.4[P].2018-02-23.

[2] 胡永利，张淑平.基于海藻酸钠抗菌材料制备及应用的研究进展[J].化工进展，2016，35（4）：1126-1131.

[3] Bagheri， F.， Radi， M.， Amiri， S. Drying conditions highly influence the characteristics of glycerol-plasticized alginate films[J]. FOOD HYDROCOLLOIDS， 2019（90）： 162-171.

[4] Jirsak， O.， Petrik， S. Recent advances in nanofibre technology： needleless electrospinning [J]. INTERNATIONAL JOURNAL OF NANOTECHNOLOGY， 2012 （9）： 8-9.

[5] Chen， T.， Sun， H.M.， Wu， L.L. A MELT BLOWING-ELECTROSPINNING APPROACH TO FABRICATING NANOFIBERS [J]. THERMAL SCIENCE，2016（20）： 1010-1011.