本发明属生物材料技术领域，特别是涉及一种魔芋葡甘聚糖抗菌海绵的制备方法。
背景技术：
魔芋葡甘聚糖(konjacglucomannan,kgm)是从天南星科魔芋属植物魔芋的球茎中提取的一种天然高分子多糖，其结构中含有大量的乙酰基，在强碱加热的条件下容易发生脱乙酰反应，从而部分结构产生结晶作用形成网络状结构体即凝胶。脱乙酰后的凝胶耐水性、耐热性及力学性能有很大的提高。
纳米银是一种典型的金属纳米材料，通过直接吸附在细胞膜表面与含硫蛋白结合导致细胞膜功能受损，从而改变细胞通透性导致细菌死亡，杀菌效果强，杀菌谱广且应用安全。目前纳米银制备方法主要有物理法和化学还原法。物理法主要是将大块的银单质以物理方法如球磨法、蒸发冷凝法等制备成纳米银，所用设备成本高，生产费用昂贵，目前使用较少。化学还原法是通过化学手段将银离子还原为纳米级的银单质，该法操作简单，过程易控，产量大，故使用较广泛。
海绵医用敷料是一类弹性多孔的固体材料，利用与人体生物相容高、无毒无副作用的天然高分子材料和抗菌纳米银制备新型的海绵医用敷料已成为热点。目前对该类海绵医用敷料研究多集中在壳聚糖、海藻酸盐、明胶等高分子材料的载银上，而魔芋葡甘聚糖载银则少见报道。田大听等采用光化学还原法(田大听，李新志，刘欣，谢洪泉.魔芋葡甘聚糖/ag纳米复合物的uv-vis光谱、dsc行为及力学性能.化学与生物工程[j]，2008,25(4)：47-50.)，在kgm溶胶内原位还原制得kgm/ag纳米复合物，通过流延法成膜，并对膜的分散性能和力学性能进行了表征，但没有对该复合物的抗菌生物性能进行研究。王康等先制备海藻酸钙海绵(王康，郝艳丽.海藻酸钙海绵及其载银后的性能研究.化学工业与工程[j]，2016.)，将海绵置于agno3溶液中浸渍一段时间，经乙醇-甘油水溶液在位还原处理得到载纳米银海绵，改法制备的海绵柔韧性有所提高，但甘油还原ag+反应复杂，又受到空间位阻的影响，反应速率低，易产生硝酸银和氧化银残留，影响抗菌效果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种魔芋葡甘聚糖抗菌海绵的制备方法。该方法先分别制备纳米银溶液和魔芋葡甘聚糖海绵，再通过浸渍法直接得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵，工艺简单，过程可控，设备要求不高。并且产品魔芋葡甘聚糖抗菌海绵形态均匀，结构致密，吸水率高、抗菌性强。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案，包括以下步骤：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：0.2～1的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至弱碱性，然后将弱碱性的混合溶液升温至70℃，在搅拌的条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应一段时间，得到纳米银溶液；
2)将魔芋葡甘聚糖与硫酸钠按1：0.4～1的质量比溶于0.1mol/l的氢氧化钠溶液形成混合碱液，所述混合碱液中魔芋葡甘聚糖的质量浓度为3％～5％，将混合碱液在4℃条件下冷冻10h以上后，取出解冻形成海绵，用柠檬酸溶液洗涤海绵脱去浮色，再用清水反复洗涤海绵至中性，得到魔芋葡甘聚糖海绵；
3)将步骤2)中的魔芋葡甘聚糖海绵完全浸入步骤1)中的纳米银溶液中，当魔芋葡甘聚糖海绵变为棕红色且用清水洗涤不褪色时取出，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵。
上述的方法，其特征在于，所述步骤1)中用氢氧化钠调节混合溶液的ph值至8～9。
上述的方法，其特征在于，所述步骤1)中弱碱性的混合溶液的搅拌速度为300r/min～500r/min。
上述的方法，其特征在于，所述步骤1)中弱碱性的混合溶液停止滴入硝酸银溶液后，继续反应1h～2h。
本发明中选用的葡萄糖是生物体内最为常见的能源物质，可为人体直接吸收利用，具有高度的生物相容性；聚乙烯吡咯烷酮分散性良好，易溶于水，对人体无毒害作用。本发明以葡萄糖为还原剂、聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，经搅拌形成均匀的分散溶液，弱碱条件下将硝酸银溶液中的ag离子还原为纳米银，以溶液的颜色变化判断反应终点，工艺简单，过程可控。
将魔芋葡甘聚糖与致孔剂硫酸钠混匀后溶于氢氧化钠溶液中，进行脱乙酰反应；魔芋葡甘聚糖含量为3wt％～5wt％的溶液由液态转变为粘度较高的透明凝胶，经脱乙酰后形成具有一定机械强度的白色海绵。采用冻融法，使魔芋葡甘聚糖海绵中形成均匀致密的多孔结构作为载银通道，再通过浸渍法使纳米银进入魔芋葡甘聚糖海绵空隙，进而分布在整个海绵结构中；最后用清水洗涤魔芋葡甘聚糖海绵至不褪色，同时洗去氢氧化钠、硫酸钠及硝酸银等残留溶液，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵。
本发明制得的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵抗菌性强、吸水率高、力学性能优良，形态均匀，结构致密，无不良气味，与人体生物相容性高，易于保存。将纳米银与魔芋葡甘聚糖海绵分开制备，可有效控制两者的生成状态与程度，采用一步浸渍法直接得到抗菌海绵，后续工艺简单，不良残留少。
具体实施方式
实施例1：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：0.2的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至9，然后将弱碱性的混合溶液升温至70℃，在300r/min的搅拌条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应1h，得到纳米银溶液；
2)将魔芋葡甘聚糖与硫酸钠按1：0.4的质量比溶于0.1mol/l的氢氧化钠溶液形成混合碱液，所述混合碱液中魔芋葡甘聚糖的质量浓度为3％，将混合碱液在4℃条件下冷冻10h以上后，取出解冻形成海绵，用柠檬酸溶液洗涤海绵脱去浮色，再用清水反复洗涤海绵至中性，得到魔芋葡甘聚糖海绵；
3)将步骤2)中的魔芋葡甘聚糖海绵完全浸入步骤1)中的纳米银溶液中，当魔芋葡甘聚糖海绵变为棕红色且用清水洗涤不褪色时取出，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵。
实施例2：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：0.5的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至8，然后将弱碱性的混合溶液升温至70℃，在400r/min的搅拌条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应1.5h，得到纳米银溶液；
2)将魔芋葡甘聚糖与硫酸钠按1：0.5的质量比溶于0.1mol/l的氢氧化钠溶液形成混合碱液，所述混合碱液中魔芋葡甘聚糖的质量浓度为4％，将混合碱液在4℃条件下冷冻10h以上后，取出解冻形成海绵，用柠檬酸溶液洗涤海绵脱去浮色，再用清水反复洗涤海绵至中性，得到魔芋葡甘聚糖海绵；
3)将步骤2)中的魔芋葡甘聚糖海绵完全浸入步骤1)中的纳米银溶液中，当魔芋葡甘聚糖海绵变为棕红色且用清水洗涤不褪色时取出，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵。
实施例3：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：0.8的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至8，然后将弱碱性的混合溶液升温至70℃，在500r/min的搅拌条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应2h，得到纳米银溶液；
2)将魔芋葡甘聚糖与硫酸钠按1：0.6的质量比溶于0.1mol/l的氢氧化钠溶液形成混合碱液，所述混合碱液中魔芋葡甘聚糖的质量浓度为5％，将混合碱液在4℃条件下冷冻10h以上后，取出解冻形成海绵，用柠檬酸溶液洗涤海绵脱去浮色，再用清水反复洗涤海绵至中性，得到魔芋葡甘聚糖海绵；
3)将步骤2)中的魔芋葡甘聚糖海绵完全浸入步骤1)中的纳米银溶液中，当魔芋葡甘聚糖海绵变为棕红色且用清水洗涤不褪色时取出，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵。
实施例4：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：1的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至9，然后将弱碱性的混合溶液升温至70℃，在300r/min的搅拌条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应2h，得到纳米银溶液；
2)将魔芋葡甘聚糖与硫酸钠按1：1的质量比溶于0.1mol/l的氢氧化钠溶液形成混合碱液，所述混合碱液中魔芋葡甘聚糖的质量浓度为5％，将混合碱液在4℃条件下冷冻10h以上后，取出解冻形成海绵，用柠檬酸溶液洗涤海绵脱去浮色，再用清水反复洗涤海绵至中性，得到魔芋葡甘聚糖海绵；
3)将步骤2)中的魔芋葡甘聚糖海绵完全浸入步骤1)中的纳米银溶液中，当魔芋葡甘聚糖海绵变为棕红色且用清水洗涤不褪色时取出，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵。
以下是本发明实施例1-4的实验结果：
魔芋葡甘聚糖抗菌海绵吸水率计算：取干燥的海绵准确称量m0，浸入纯净水中2h后取出，用滤纸吸去海绵表面水分，称量海绵的质量m。
吸水率(％)＝(m-m0)/m0×100％
魔芋葡甘聚糖抗菌海绵抗菌性考察：选取大肠杆菌(e.coli，g-)和金黄色葡萄球菌(s.aureus，g+)作为抗菌性能测试菌种，以具体实施例中步骤3)中魔芋葡甘聚糖抗菌海绵为测试样品，以步骤2)中未载银的魔芋葡甘聚糖海绵为对照，通过抑菌圈法测试抗菌性能。
大肠杆菌培养基：胰蛋白胨10g/l，酵母浸膏5g/l，nacl10g/l，琼脂20g/l(固体培养基)，调节ph至7，121℃灭菌20min。
金黄色葡萄球菌培养基：牛肉膏3g/l，蛋白胨5g/l，nacl50g/l，琼脂20g/l(固体培养基)，调节ph至7.4，121℃灭菌20min。
分别将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌从斜面培养基接种到种子培养基中，37℃恒温培养12h得种子液，吸取0.1ml种子液至固体平板培养基上涂布均匀；将步骤3)中的魔芋葡甘聚糖海绵和步骤2)中魔芋葡甘聚糖抗菌海绵分别压成同厚度薄片，然后裁剪成直径为5㎜的圆片，并在紫外灯下照射20min杀菌；将魔芋葡甘聚糖海绵圆片和魔芋葡甘聚糖抗菌海绵分别贴在涂布菌液后的平板培养基中央，以魔芋葡甘聚糖海绵为空白对照，37℃恒温培养24h，检查抑菌圈并测量其直径；空白对照和每个细菌平板培养做3组，结果取平均值。
实施例1制备的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵形态完整无裂缝，空隙均匀，数量较少，吸水率为422％，空白对照组抑菌圈直径平均值为10㎜，大肠杆菌组抑菌圈直径平均值为45㎜，金黄色葡萄球菌抑菌圈直径平均值为48㎜。
实施例2制备的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵形态完整无裂缝，空隙均匀，数量适中，吸水率为481％，空白对照组抑菌圈直径平均值为10㎜，大肠杆菌组抑菌圈直径平均值为51㎜，金黄色葡萄球菌抑菌圈直径平均值为53㎜。
实施例3制备的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵形态完整无裂缝，空隙均匀，数量较多，吸水率为512％，空白对照组抑菌圈直径平均值为10㎜，大肠杆菌组抑菌圈直径平均值为58㎜，金黄色葡萄球菌抑菌圈直径平均值为59㎜。
实施例4制备的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵形态不规则且边缘有裂缝，空隙均匀细密，数量过多，吸水率为558％，空白对照组抑菌圈直径平均值为10㎜，大肠杆菌组抑菌圈直径平均值为50㎜，金黄色葡萄球菌抑菌圈直径平均值为51㎜。
以上所述，仅是本发明的较佳配料范围实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。