海藻酸鈉抗菌材料特點構建下的制備及應用

姚全福　劉穎

摘 要：海藻酸鈉納米材料具備有良好的理化性質、功能特性以及生物相容性，通過靜電紡絲技術可以將高效抗菌劑均勻分布在海藻酸鈉基底中，制備成各種抗菌復合薄膜，在食品包裝、創傷敷料以及組織工程支架等方面均有著重要的應用價值，本文主要就海藻酸鈉抗菌材料的制備和應用進行了探究分析。

關鍵詞：海藻酸鈉 靜電紡絲 抗菌材料

中圖分類號：P745 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（b）-0103-02

海藻酸鈉是一種天然高分子化合物，是β-D-甘露糖醛酸和α-L-古羅糖醛酸殘基兩種單元結構所構成的嵌段共聚物，主要來源是海洋中的褐藻[1-3]。作為天然多糖類物質，海藻酸鈉高分子材料還有著優越的生物相容性、吸水性、無毒性和成膜性，因此能夠和多種高分子材料進復合材料的制備工作，在生物工程以及藥物研發中也有著良好的應用價值。通過靜電紡絲技術可以讓海藻酸鈉的性能得到最大限度的發揮，對于我國復合材料領域的發展也有著積極的意義。

1 靜電紡絲技術簡介

靜電紡絲技術起源于20世紀90年代，有著操作簡單跟經濟性高的應用優勢[4]。通過靜電紡絲技術能夠將高分子溶液跟溶體加工成連續性的納米纖維，以滿足各行業對于復合材料的具體需求。靜電紡絲技術基本原理在外加靜電場作用下，帶電荷的高分子材料以及溶體會在針頭處流出，經過了溶劑揮發以及溶體冷卻之后，固化分布在接收屏上面，形成納米級別的纖維狀物質[5]。靜電紡絲技術的應用，可以將多種有著不同優良特性的材料跟納米級別的尺寸均勻復合在同一根纖維之中，讓新材料達到預期的新特性中。目前進行納米纖維制備中有著模板聚合法以及微相分離等多種制備模式，但是只有靜電紡絲技術能夠進行聚合物納米纖維的直接跟連續制備，還有著操作方便和工藝簡單的應用優勢。

2 海藻酸鈉納米復合材料性能特點分析

海藻酸鈉是一種純天然的高分子化合物，還有著人工高分子化合物不具備的生物性質。在海藻酸鈉納米復合材料中加入一定量抗菌劑，在飲用水消毒等領域中獲得良好的應用效果。海藻納米/納米Ag復合材料的應用，對于飲水中大腸桿菌等病原菌可起到良好的抑制效果，此外海藻酸鈉可以對納米Ag顆粒進行有效的固定，避免該顆粒進入到水中對人體所造成的危害。呂飛等研究人員就肉桂油跟Nisin的海藻酸鈉抗菌薄膜對于黑魚品質影響情況進行了對比分析，結果表明薄膜處理能夠對黑魚品質的維持有著良好的作用。

3 基于靜電紡絲技術的海藻酸鈉抗菌復合薄膜的制備

采用海藻酸鈉進行抗菌性薄膜的制備時，采用傳統鋪膜法雖然能夠在制備成的薄膜中進行其它抗菌劑的添加，但是依舊存在有薄膜厚度過大、抗菌劑分布不均勻以及團聚現象無法有效控制的問題。通過靜電紡絲技術的應用則能夠對上述問題起到良好的治療效果。此外靜電紡絲技術制備成的薄膜厚度比較小，對于抗菌劑的釋放速度也能夠進行有效的控制，從而讓薄膜的抗菌效率得以有效提升。采用靜電紡絲技術來進行海藻酸鈉抗菌薄膜的制備時，要求具備良好的電導率、黏度以及良好可紡性，且電紡運行參數合理，更重要的是抗菌劑的合理選擇。

通過天然高分子與人工合成高分子的混合使用，結合具體需求添加其它物質給予納米纖維特性，能夠滿足各個行業的實際需求。海藻酸鈉作為一種陰離子型聚電解質，在溶液濃度比較低的情況下就能夠達到較大的電導率，但該情況下的溶液黏度比較小，無法在電紡中形成射流。在濃度得到了小幅度的增加之后，黏度雖然得到一定程度的增加，但是電導率也會隨之增大，難以形成連續高質量的纖維。通過將人工合成高分子化合物跟天然高分子化合物進行結合使用的模式，則能夠對上述問題起到良好的解決效果。此外，在進行以海藻酸鈉為基材的靜電紡絲過程中，將設備參數調節在上述范圍內，所得到的纖維直徑均勻性比較好，應用效果也比較理想。

4 應用前景

為了獲得良好的經典紡絲技術應用效果，需要進一步豐富海藻酸鈉改性劑的選擇。現階段主要采用PVA或者PEO等有機物作為改性劑，在添加了該類型改性劑之后雖然能夠對海藻酸鈉溶液的電導率以及表面張力等參數起到良好的改善效果，但是溶解過程過于復雜，溶解性比較低。此外有機子自身的分子量比較大，空間結構也呈現出多樣化特征，導致了海藻酸鈉溶液的可控性較低。因此說還可以通過靜電引力來對海藻酸鈉溶液出現處理，改善該溶液的可紡性。

如何提高抗菌劑的使用安全性也是相關技術人員所需重點研究的一個問題，在應用無機抗菌劑時雖然具備有良好的抗菌效率，但是具體應用過程中依舊存在有安全性問題，并有著重金屬重度的可能性。但是目前在進行抗菌復合薄膜抗菌劑的選擇過程中，多是將關注重點放置在抗菌劑的抗菌性能下，對于該濃度下抗菌劑可能導致的安全問題重視程度不足，也就對海藻酸鈉抗菌性薄膜的應用造成了非常大的阻礙。

5 結語

綜上所述，在采用靜電紡絲技術進行海藻酸鈉抗菌復合薄膜的制備過程中，雖然還存在有比較多的問題，但隨著該方面研究力度的進一步加深，這些問題也逐漸被解決。在保障了高效性和安全性基礎上，還能夠在多個領域中獲得良好的應用效果。

參考文獻

[1] 浙江大學.一種抗菌材料海藻酸鈉?抗壞血酸納米銀的綠色快速制備方法：中國，CN201710800376.4[P].2018-02-23.

[2] 胡永利，張淑平.基于海藻酸鈉抗菌材料制備及應用的研究進展[J].化工進展，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.