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1、第2 7 卷第1 期 2 0 0 6 年IJ j 纺织学报 J o u m 甜o fT e 柏kR h V o I 2 7N o1 J a n2 0 0 6 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1C 2 0 0 6 ) 0 1 0 1 1 1 0 3 海藻酸和甲壳胺纤维的性能比较 秦益民 ( 嘉兴学院生化材料研发中心，浙江嘉兴3 1 4 0 0 1 ) 摘要海藻酸和甲壳胺通过湿法纺丝，可以加工成纤维，并可以加工成非织造布、机织物、针织物等材料，应用于 医用卫生材料的生产。分析了海藻酸和甲壳胺的化学结构，对其吸附性能、结合重金属离子的能力以及抗菌性能 作了比较。 美键词海藻酸纤维；甲壳胺纤维；
2、吸湿性能；抗菌性能 中图分类号：硼3 4 2 8 文献标识码：A C o m p a 阳t i v es t l l d yo ft h ep r o p e r t i e sO fa l g i n a t ea n dc l l i t 0 吼n 肋e r s Q 】NY i m i “ ( z 托占o 曲帆拓“ 知f 讹b 胁e n ，曲枷d 如P 腓mc 衄泔，J i 舛蜡肌H 哪竹，m 姗拍咖昭3 1 4 0 0 l ，m l 眦) A b s t r a c t A l 画n a t ea n dc h i t o s a nc a nb e m a d ei n t o 砧e
3、r st h r o u 曲t h ew e ts p i n i “g p r o c e s sa n df u n h e r c o n v e n e di n t 0n o n w o v e n w o v e n ，a n dk n i t t e df a h d c st h a t 矗n du s ei nm e d i c a la r e a T h ec h e 向c a ls t m c t u r e s0 f a l 矛n a t ea n dc h i t o s a nw e r ea a l y z e d ，a n d ac o r 。l P a r
4、a t i v es t u d yw a sc o n d u c t e d0 ft h ea b s o r h a b i l i t y ，m e t a li o n b i n d i I l ga h i l i t ya da n 6 m i c r o b mp m p e n yo fa 培n a t ea n dc h i t o s a I I 曲e r s K e yw o r d sa l g i n a t e 矗b e r ；c h i t o s a n 丘b e r ；m o i s t I l r ea b 8 唧t i o n ；a n t i l u
5、 i c r o b i a lp I o p e n y 近年来，海藻酸和甲壳胺在生物医药领域得到 了广泛的应用。作为天然高分子材料，它们具有生 物可相容性、生物可降解性以及无毒性等特点。而 作为可再生资源，它们在自然界都具有很丰富的来 源。海藻酸大量地存在于各类棕藻中，而甲壳胺町 以从许多节足动物的翅膀或外壳中提取。海藻养殖 场和海产品加工厂可以为这2 种材料提供丰富的原 料供应。 海藻酸和甲壳胺纤维都已经有较长的历史。在 近2 0 年间，海藻酸纤维已经很成功地应用在医疗领 域。作为护理伤口的一种优良材料，海藻酸纤维在 欧美已经有一个很大的市场。而甲壳胺纤维也有很 好的治伤性能，可加工成医
6、用材料，起到促进伤口愈 合的作用。由于甲壳胺纤维可被人体吸收，它可被 用作组织 程中的载体。1 。 海藻酸和甲壳胺有它们各自很特殊的化学结 构，所以2 种纤维的性能差异较大。本文比较了这 2 种纤维的结构和性能。 1 化学结构 海藻酸和I 尸壳胺是2 种与纤维素结构相似的天 然高分了材料。海藻酸是由”L 一甘露糖醛酸( a L ”l u m n i ca c I d 以下简称G ) 和B D 一古罗糖醛酸( p D m a n n u m n i ca c i d ，以下简称M ) 组成的天然高分子共 聚物。海藻酸的分子结构与海藻的种类有关，c 和 M 单体的含量在不同的海藻中有很大的变化。表
7、l 显示了从不同海藻中提炼出来的海藻酸中的G 、M 、 G G 、M M 和M G 的分布。 G 和M 含量以及G G 、M M 和M G 的含量对纤维 的性能有很大的影响。a L 一甘露糖醛酸对钙离子的 结合力远比B D 古罗糖醛酸强，所以当用氯化钙沉 淀海藻酸钠溶液生产出海藻酸钙纤维时，含G 高的 纤维的强度比含M 高的纤维要好。当和伤口上的 收稿日期：猁一0 3 0 5修回日期：2 0 0 5 0 9 一1 7 基金项目：浙江省自然科学基金资助项目( Y 4 0 5 ( ) 3 0 ) 作者简介：枣益民( 1 9 6 5 一) ，男，博士。主要研究领域为功能性纤维的研究与开发。 万方数据
8、 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【1 1 2 】纺织学报第2 7 卷 表l 不同来源的海藻酸的结构组成 渗出物接触时，体液中的钠离子可以和纤维上的钙 离子发生离子交换，使不溶于水的海藻酸钙转换成 水溶性的海藻酸钠。含M 高的海藻酸纤维由于与 钙离子的结合力弱而更容易形成胶体。 甲壳胺的分子结构为( 1 ，4 ) 2 胺廿D 葡萄糖聚 台物。商业用的甲壳胺一般是由甲壳素脱乙酰制得 的。与海藻酸中的G ，M 很相似，甲壳胺的性能与脱 乙酰度有很大的关系。充分脱
9、乙酰的甲壳胺可以很 容易地溶解在醋酸水溶液中，在喷丝孔挤出后通过 用N a 0 H 中和而形成纤维。当氨基上的乙酰度高于 5 0 后材料的溶解性能变差，加工变得困难。一般 定义的甲壳胺的乙酰度低于5 0 ，而高于5 0 的则 是甲壳素”1 。甲壳素比甲壳胺更容易结晶。当甲壳 胺纤维被乙酰化后，纤维的湿强度有明显的增加”1 。 2 吸收液体的性能 海藻酸和甲壳胺纤维被广泛应用于治伤用的敷 料。因为它们都是富含极性基团的天然高分子，都 有很好的吸湿和保湿性能。 如前所述，在和伤口渗出液接触时，海藻酸纤维 中的钙离子可以和体液中的钠离子发生离子交换， 使它有很好的吸湿性和成胶性能。而甲壳胺纤维 的吸
10、湿性和棉纤维的很相似，纤维在溶液中吸收少 量的水分而得到润湿。 海藻酸和甲壳胺纤维的吸湿性能可以用纤维在 溶液中的溶胀率来表示。把0 2E 的纤维放在 1 0 0m L 的蒸馏水或生理盐水( 含O ，9 的N a c l ) 中， lh 后用离心脱水机把纤维表面的水分除去后测定 所得纤维的质量( 形) ，把湿纤维在1 ) 5 干燥至衡 重( 甲：) 后得到的形阢的比例即为纤维的溶 胀率。 表2 列出了2 种海藻酸纤维和甲壳胺纤维在水 和生理盐水中的溶胀率。3 种纤维在水中的溶胀率 基本相似，少量的水分进入纤维使纤维湿润。在生 理盐水中的溶胀率有很大的区别。高M 海藻酸纤 维由于很容易与钠离子发
11、生离子交换使大量的水分 进入纤维而形成胶体。高( ；海藻酸纤维也可以通 过离子交换而形成胶体，但是这种纤维的溶胀率远 比高M 纤维差。甲壳胺纤维由于没有离子交换能 力，其在水中的溶胀率与在生理盐水中的基本相似。 表2 海藻酸纤维和甲壳胺纤维的吸湿性能 g ，g 当l 块医用敷料吸敷伤口上的渗出液时有2 种 基本的吸收机理，即被吸人纤维之中，或被吸收在纤 维之间。在英国药典所规定的有关吸湿性能的测试 方法中”1 ，含高M 的海藻酸非织造布可以吸收 1 6 7g ，g 的液体，而含高( ；的海藻酸纱布可以吸收 1 4 2 g 液体。在同样的测试条件F ，甲壳胺纤维非 织造布的吸湿性能跟含高G 的海
12、藻酸纱布相似。 图1 为含高M 的海藻酸非织造布和甲壳胺非 织造布不同的吸湿原理。高M 的海藻酸把水分吸 收到纤维内部而膨胀，使纤维和纤维之间的空间缩 小，在一定程度上阻止了液体的进一步扩散。甲壳 胺非织造布的吸湿主要发生在纤维和纤维之间，如 果使用在伤口上，脓m 可以沿着纱布从伤口向健康 的皮肤涌移。 图1 海藻酸和甲壳胺纤维的吸湿机理 3 与金属离子的结合性能 作为1 种高分子酸，海藻酸可以和金属离子结 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第l 期
13、 秦益民：海藻酸和甲壳胺纤维的性能比较 【1 1 3 】 合而形成盐。大多数的二价或多价金属离子可以和 海藻酸结合形成不溶于水的盐。正因为这样，海藻 酸钠的水溶液可以通过喷丝孔挤入含二价或多价金 属离子的水溶液后形成丝条。 甲壳胺纤维可以通过纤维上的自由氨基来螯合 各种金属离子。据文献 8 显示，甲壳胺纤维可以吸 附自身重量6 2 的锌离子；脱乙酰度对纤维的螯 合能力有很大的影响。在对铜离子的研究中发现， 充分乙酰化的甲壳胺纤维失去了对铜离子的螯 合力。 许多种类的金属离子可用于伤口的愈合。锌离 子存在于人体的大多数酶之中，如果由于各种原因 而缺锌，伤口的愈合将会减慢。在伤口上通过医用 敷料补
14、锌是一个促进伤口愈合的办法。对于有感染 的伤口来说，银离子具有很高的抗菌性，它对人体的 毒性很低，而且不会在人体内产生抵抗性。 海藻酸钠的水溶液可以通过喷丝孔挤入含锌离 子的水溶液后形成海藻酸锌纤维。海藻酸钙纤维 可以和含锌或银离子的水溶液接触后通过离子交换 把锌和银离子加入到纤维中。在和体液接触时，纤 维中的锌和银离子在与钠离子交换后进人伤口，起 到补锌和抗菌的作用。 甲壳胺纤维在用含氯化锌的溶液处理后可以螯 台锌离子”1 ，这种含锌的甲壳胺纤维可以用来给缺 锌病人补锌。 4 抗菌性能 海藻酸和甲壳胺纤维都有一定的抗菌性能。当 伤口上的渗出液被吸收到海藻酸织物上时，纤维在 吸湿后膨胀使纤维和
15、纤维之间的空间消失，伤口渗 出液中的细菌因此被固定在纤维之间而失去了繁殖 的能力，这在一定程度t 控制了细菌的传播。 甲壳胺纤维的抗菌机理和海藻酸纤维有所不 同。作为一种高分子胺，湿润后的甲壳胺纤维由于 氨基而带正电。由于细菌的细胞壁是带负电的，它 们由于正负电的作用而被吸附在纤维的表面而失去 活性。 5 结语 海藻酸和甲壳胺是优良的生物医用材料。海藻 酸和甲壳胺溶解于水或稀醋酸后可以加工形成纤 维，并且在此过程中没有使用有毒或有害化学试剂。 海藻酸和甲壳胺可以用来制作具有生物活性的载体 材料“。在加工成纤维后通过进一步的纺织加 工可以形成非织造布、针织物、机织物等各种材料， 成为有广泛应用性
16、的医用材料。鬻缫 参考文献： Q i nY ，G i l 出唱DK A l 画n a t e 丘b e 硌蚰dw o u n dd i t l g J M e d i c a lD e v i c eT e c h n d o g y ，1 9 9 6 ，7 ( 9 ) ：3 2 4 1 Q j nY ，A g b o hOc c h h i na n dc h i t o s n 丘b 嘣 J M e d i c d D e v i c eT e c h n 山g y ，】9 9 8 ，9 【】2 ) ：2 4 2 8 A s b o hc ，Q i nY Ar e v i nc h i t
17、 i na n dc h i t 0 8 卸曲e 搏 l JJP 0 l y Mf o rA 叶柚c e dT e c h n o 】o d e s ，1 9 9 7 ，8 ：3 5 5 3 6 5 M o es ， D m g e tK s k j a k B m e kG ，e t a lF o o d P 。l y s a c c h a 打d e s a n dL h e 计a p p l i c a t i 帅s M N e wY o r k ： M a 州e lD e k k e r 1 9 9 5 2 4 5 2 8 6 M u z z a r e u iRAA c h 试n M
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