【摘 要】
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随着世界人口的不断增加和传染性疾病问题的日益严重,一旦传染性疾病大规模爆发,在高度全球化背景下爆发的疫情,对经济、政治、社会发展、公民健康等各方面都会带来巨大冲击。在这些不可控的复杂疫情环境中,通过加大对抗菌性医用材料的使用和推广可以有效地减少细菌和病毒对人类造成的损失,而纸基功能材料作为医用包装材料重要组成部分,抗菌性的医用纸基功能材料的研发和普及是大势所趋。通过搜集整理全球对于医疗器械灭菌包装
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随着世界人口的不断增加和传染性疾病问题的日益严重,一旦传染性疾病大规模爆发,在高度全球化背景下爆发的疫情,对经济、政治、社会发展、公民健康等各方面都会带来巨大冲击。在这些不可控的复杂疫情环境中,通过加大对抗菌性医用材料的使用和推广可以有效地减少细菌和病毒对人类造成的损失,而纸基功能材料作为医用包装材料重要组成部分,抗菌性的医用纸基功能材料的研发和普及是大势所趋。通过搜集整理全球对于医疗器械灭菌包装的检测及抗菌性医用纸基功能材料的相关研究,相关的影响因素的研究少之又少。随着人们对医疗服务业越来越重视、市场需求量越来越大,抗菌性医用材料的发展前景也越来越广阔。国内对于灭菌包装材料的灭菌方式主要是环氧乙烷灭菌法及高温蒸汽法,因此需要医用透析纸有一定的透气性才能有效地对内部器械进行灭菌,而在保证纸张强度的前提下将自然透气度提高是一个挑战。理想的抗菌材料必须具备生物相容性强、生物降解性好、成本低廉等特性,而且医用纸基功能材料通常需要在高温环境下灭菌消毒,抗菌材料的热稳定性好,抗菌性能就能得到保证。因此,不仅要求制备的抗菌材料的抗菌性能好,还有必要寻求进一步的处理方法使得抗菌材料的热稳定性提高。自然透气不会造成医疗器械污染,可以大大提高灭菌消毒效率且安全卫生,而且通过制备抗菌材料并负载到纸基上的抗菌性医用纸基功能材料不仅能显著提高材料自身的抗菌性能,还进一步地提高了医用包装的安全性和保存的持久性。因此,本研究将通过生物酶结合添加粘胶纤维的处理方法探究了不同工艺条件下对医用透析纸的透气度及物理性能的影响,并通过制备及负载抗菌材料到纸基上,制备出了具有优异的抗菌性能的医用纸基功能材料。本论文主要研究结果如下:(1)生物酶结合粘胶纤维处理纸浆制备透析纸。为了提高纸页的透气度,先对纸浆进行生物酶处理水解掉纸浆纤维上的微细纤维或表面羟基,在此基础上添加部分粘胶纤维,设计条件实验,探究了三个主要工艺参数(打浆度,生物酶处理条件和粘胶纤维添加量)对纸张性能的影响,制备了透气度和强度性能优良的医用透析原纸。通过对主要因素的优化,确定最佳条件为漂白针叶浆和阔叶浆的比例为70:30,纸浆打浆度41°SR、滤水酶用量0.6 IU/g、pH6、处理温度50℃、处理2 h、粘胶纤维添加量20%的条件下,利用滤水酶结合添加粘胶纤维的处理方法,未经滤水酶处理的样品比表面积为1.5 m~2/g,经过生物酶处理后比表面积提高到3.03 m~2/g,纸浆的微细纤维含量从44.78%下降到24.82%。透析纸的透气度、抗张指数和撕裂指数分别达到3.07μm·(Pa·s)-1、101.34 N·m·g-1和13.66 m N·m~2·g-1,分别比未处理的纸张提高了64.2%、6.1%和17.9%。(2)炔基壳聚糖抗菌纸的制备及性能表征。首先制备壳聚糖微球,然后通过卤代反应壳聚糖的氨基上引入炔基制备壳聚糖衍生物,通过探讨壳聚糖单元与3-溴丙炔单体的摩尔比和炔基壳聚糖负载量制备了炔基壳聚糖抗菌纸,通过探究得出壳聚糖单元与3-溴丙炔单体的最佳摩尔比为1:1.5,随后,在将炔基壳聚糖涂布到纸上后确定了炔基壳聚糖的最佳负载量为10%。通过SEM、XRD、TGA、FT-IR和元素分析对炔基壳聚糖进行表征分析,并探究了不同负载量的条件对纸张各项性能的影响。结果表明,炔基取代度(DS)提高到了42.23%,炔基壳聚糖的TGA表现与壳聚糖相似,说明壳聚糖中引入炔基后并未显著影响其热稳定性能,在10%的炔基壳聚糖负载下,纸张的Cobb值达到最佳为10.77 g/m~2,抑菌圈区域从0.75 mm提高到了3.2 mm。这种壳聚糖引入炔基的抗菌纸在食品包装、医疗保健等包装应用中都具有很大的潜力和发展空间。(3)壳聚糖氧化锌抗菌纸的制备及性能表征。通过凝聚/沉淀法制备壳聚糖氧化锌微粒,然后通过壳聚糖上的羟基与纤维间形成氢键以及通过壳聚糖氧化锌微球较大的比表面积来使其均匀地负载到纸上,来提高透析纸的比表面积和抗菌性能。研究了不同氧化锌添加量和不同的壳聚糖氧化锌微粒负载量对各项性能的影响,并通过SEM、XRD、TGA、FT-IR、抑菌圈法对样品进行表征分析。通过探究得出最佳的氧化锌添加量为1.5%,最佳的壳聚糖氧化锌负载量为20%。此时的壳聚糖氧化锌微粒分布均匀,没有发生团聚,XRD的衍射峰与标准峰匹配,产物晶体结构完整,随着氧化锌含量的增加,结晶程度逐渐提高,热稳定性提升明显,最大失重率温度提高到326℃,引入氧化锌壳聚糖后比表面积提高到10.7 m~2/g,氧化锌对壳聚糖的包覆对提高样品比表面积是有效的,抗菌性能更好地发挥出来,最大抑菌圈区域超过了15 mm,表现出优异的抗菌效果。良好的热稳定性和优异的抗菌性能使得壳聚糖氧化锌抗菌纸在经过高温消毒后仍能保证其抗菌性能,在无菌医疗器械包装方面有很广阔的发展空间。
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