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 朱玉嬋，景莉，袁敏，劉毅，趙干，吳禎禎，任占冬

 （武漢輕工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430023）

 摘要：利用浸漬法制備了氧化電解水凝膠。結(jié)果表明，不同有效氯質(zhì)量濃度氧化電解水凝膠釋放曲線類似，隨著浸漬時(shí)間的延長(zhǎng)，浸漬液中有效氯質(zhì)量濃度變化呈現(xiàn)2個(gè)峰值，分別對(duì)應(yīng)著凝膠表層中氧化電解水快速釋放出和凝膠內(nèi)部的氧化電解水釋放。氧化電解水有效氯質(zhì)量濃度越高，釋放出來(lái)有效氯的質(zhì)量濃度越多，達(dá)到峰值時(shí)間越短。在此基礎(chǔ)上，考察了氧化電解水凝膠的殺菌作用，隨著殺菌時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化電解水凝膠的殺菌效果不斷提高，當(dāng)殺菌時(shí)間為60 min，殺菌效率達(dá)到79. 76%；而對(duì)照組（普通水凝膠）的殺菌效率僅為23. 01%，提高了近4倍，說(shuō)明氧化電解水凝膠具有較好的殺菌作用，且明顯優(yōu)于無(wú)負(fù)載氧化電解水的水凝膠。

 關(guān)鍵詞：氧化電解水；水凝膠；有效氯；殺菌

 氧化電解水( Electrolyzed Oxidizing Water，EOW)又名酸性氧化電位水，其含有一定量的有效氯，具有低pH( pH<2.7)和高氧化還原電位( ORP >1 100 mV)，大量實(shí)驗(yàn)研究證明，其具有殺菌廣譜、迅速、強(qiáng)力、持續(xù)等特點(diǎn)。氧化電解水最早應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)中，可用于手消毒、內(nèi)窺鏡消毒、病房空氣消毒、血液透析機(jī)清洗、口腔清洗、口腔潰瘍、陰道炎、特異性皮膚炎、擦傷、切傷、壓瘡、燒傷、術(shù)創(chuàng)、壞疽等治療。另外，氧化電解水在食品安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。

 水凝膠是一種能夠吸收大量水的網(wǎng)狀高分子溶脹體，其表面光滑，生物相容性好，在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。醫(yī)用水凝膠可以替代傳統(tǒng)敷料，具有迅速降低創(chuàng)面溫度，加速創(chuàng)面愈合，可負(fù)載藥物，縮短治療周期，容易更換等特點(diǎn)。目前，研究較多的是聚乙烯醇一殼聚糖水凝膠，該水凝膠具有較好的機(jī)械性能和溶脹性，并且對(duì)大腸桿菌具有較好的抗菌性，這類水凝膠在皮膚修復(fù)敷料方面的應(yīng)用也同樣受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。筆者將氧化電解水高效殺菌作用與醫(yī)用水凝膠相結(jié)合，制備富含氧化電解水的水凝膠，使其既具有氧化電解水高效的殺菌作用，也具有水凝膠本身良好的生物相容性。利用浸漬法制備了氧化電解水凝膠，并考察了其釋放有效氯的效果和對(duì)大腸桿菌的殺菌活性。

1材料與方法

1.1試劑與材料

 聚乙烯醇（PVA -124）、殼聚糖、戊二醛(5%)、冰醋酸、丙三醇、氯化鈉、氯化鉀、重鉻酸鉀、鉻酸鉀、碘化鉀、鹽酸、3，3，5，5-四甲基聯(lián)苯胺、硫代硫酸鈉、酵母浸膏粉、蛋白胨、瓊脂粉，以上試劑均為分析純。

1.2氧化電解水的制備

  在自制離子膜電解槽中進(jìn)行氧化電解水的制備，如圖1所示。陽(yáng)極是自制的鉭銥氧化物電極（有效面積為ldm2），陰極為純鈦板。中間用均相陽(yáng)離子交換膜將電解槽分成了陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，體積為500 mL。電解過(guò)程中，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的NaCl溶液作為電解質(zhì)，電流密度為5 A/dm2，電極間距為2 cm，電解一定時(shí)間后，在陽(yáng)極區(qū)得到氧化電解水( EOW)，陰極區(qū)得到還原電解水(ERW)。通過(guò)調(diào)整電解時(shí)間可以獲得不同有效氯質(zhì)量濃度的氧化電解水。有效氯質(zhì)量濃度的測(cè)定是以3，3，5，5-四甲基聯(lián)苯胺溶液(0.3  g/L)為顯色劑，在449 nm處測(cè)定吸光度，并根據(jù)余氯測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算有效氯質(zhì)量濃度。

1.2聚乙烯醇一殼聚糖水凝膠的制備

 稱取0.25 g聚乙烯醇(PVA)于18 mL0. 349 mol/L的醋酸溶液中溶脹一段時(shí)間，隨后水浴加熱至80℃進(jìn)行溶解。當(dāng)其完全溶解后，加入1. 25 g的殼聚糖(CS)，在65℃下加熱攪拌溶解45 min。然后依次加入丙三醇（加入量為聚合物總量的2倍）和0. 28 mL 20/0戊二醛溶液，待攪拌均勻后，靜止反應(yīng)15 min，40C真空干燥24 h得聚乙烯醇一殼聚糖水凝膠。

1.3氧化電解水凝膠的制備

 將2g聚乙烯醇一殼聚糖水凝膠浸漬在25 mL氧化電解水中，每隔一段時(shí)間取0.5 mL浸泡液進(jìn)行有效氯質(zhì)量濃度分析，并補(bǔ)充相同體積的氧化電解水溶液。有效氯分析方法是先將所取的0.5 mL浸泡液用去離子水稀釋至100 mL。取稀釋后的溶液9.5 mL，加入0.5 mL四甲基聯(lián)苯胺溶液，混合后在449 nm處測(cè)吸光度，根據(jù)測(cè)得的吸光度，由有效氯標(biāo)準(zhǔn)曲線得出浸漬液的有效氯質(zhì)量濃度。

1.4氧化電解水凝膠的釋放

 將上述制得的2g氧化電解水凝膠放人透析袋中，浸漬在25 mL PBS緩沖溶液中。每隔一段時(shí)間，取0.5 mL緩沖溶液進(jìn)行有效氯質(zhì)量濃度分析，方法同1.3，并補(bǔ)充等量新鮮PBS緩沖溶液。

1.5  氧化電解水凝膠殺菌效果

 將2g氧化電解水凝膠加入至25  mL l.0×108 cfu/mL大腸桿菌懸液中，在300 r/min的振蕩搖床上分別振蕩20、30、40、50 min和60 min。振蕩后取0.5 mL大腸桿菌懸液加入到4.5 mL Na2S203中和作用10 min。取0.5 mL接種培養(yǎng)，采用平板計(jì)數(shù)法分別測(cè)定對(duì)照組和殺菌組樣品的活菌濃度，所有活菌濃度數(shù)據(jù)以3次平行測(cè)定(P<0.05)的平均值為準(zhǔn)。

2  結(jié)果與討論

2.1  不同有效氯質(zhì)量濃度氧化電解水的制備

不同電解時(shí)間下所制備氧化電解水的有效氯質(zhì)量濃度如圖2所示。從圖2中可以看出，隨著電解時(shí)間的延長(zhǎng)，有效氯質(zhì)量濃度逐漸增加。當(dāng)電解時(shí)間為50 min時(shí)，有效氯質(zhì)量濃度達(dá)到139 mg/L;電解時(shí)間為60 min時(shí)，有效氯質(zhì)量濃度達(dá)到168 mg/L;電解時(shí)間為80 min時(shí)，有效氯質(zhì)量濃度達(dá)到201 mg/L。

2.2氧化電解水凝膠的制備

分別采用上述3種不同有效氯質(zhì)量濃度的氧化電解水，采用浸漬法制備氧化電解水凝膠。采用有效氯質(zhì)量濃度為139 mg/L的氧化電解水作初始浸漬液，其在制備過(guò)程中有效氯的變化情況如圖3所示。從圖3中可以看出，隨著浸漬時(shí)間的延長(zhǎng)，浸漬液中有效氯質(zhì)量濃度不斷下降。這一方面是歸因于凝膠對(duì)氧化電解水吸收；另一方面則是電解水本身不穩(wěn)定而導(dǎo)致分解。為了證明氧化電解水的確被凝膠所吸收，采用沒(méi)有加凝膠的電解水作為對(duì)照。從圖3中也可以看出，對(duì)照組的有效氯質(zhì)量濃度也隨著時(shí)間延長(zhǎng)而下降，但是下降的幅度小于水凝膠組。當(dāng)浸漬時(shí)間為100 min時(shí)，對(duì)照組的有效氯質(zhì)量濃度為85. 10 mg/L；而水凝膠組有效氯質(zhì)量濃度為26. 36 mg/L，說(shuō)明水凝膠對(duì)氧化電解水有明顯吸收作用。當(dāng)浸漬時(shí)間達(dá)到80 min后，有效氯的質(zhì)量濃度變化不大，其達(dá)到吸附平衡。當(dāng)然初始氧化電解水有效氯質(zhì)量濃度不同時(shí)，其平衡時(shí)間會(huì)有所不同，為了保證其充分達(dá)到平衡，后續(xù)電解水凝膠制備時(shí)，浸漬時(shí)間選定為2h。

2.3  氧化電解水凝膠的釋放過(guò)程

考慮氧化電解水凝膠在醫(yī)藥行業(yè)中實(shí)際應(yīng)用，考察了上述3種不同有效氯質(zhì)量濃度電解水凝膠的釋放過(guò)程，通過(guò)測(cè)試溶液中有效氯質(zhì)量濃度來(lái)代表氧化電解水釋放效果。不同有效氯質(zhì)量濃度氧化電解水凝膠的釋放曲線如圖4所示。從圖4中可以看出，隨著浸漬時(shí)間的延長(zhǎng)，浸漬液中有效氯質(zhì)量濃度變化呈現(xiàn)2個(gè)峰值。當(dāng)氧化電解水凝膠剛加入溶液時(shí)，凝膠表層中氧化電解水快速釋放出來(lái)，使得溶液中有效氯質(zhì)量濃度迅速增加；而后則由于氧化電解水自身分解而不斷下降，并逐漸達(dá)到釋放與分解平衡，有效氯質(zhì)量濃度基本不變，進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)期。而當(dāng)浸漬時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，對(duì)凝膠的溶脹作用加強(qiáng)，使得凝膠內(nèi)部的氧化電解水釋放出來(lái)，所以有效氯質(zhì)量濃度再一次增加并達(dá)到平衡。另外，從圖4中可以看出，制備時(shí)氧化電解水有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，釋放出來(lái)有效氯質(zhì)量濃度越多，達(dá)到峰值時(shí)間越短。當(dāng)制備時(shí)有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為139 mg/L時(shí)，其釋放有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值達(dá)到6. 17 mg/L，時(shí)間為130 min;制備時(shí)有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為168 mg/L時(shí)，其釋放有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值達(dá)到13.68 mg/L，時(shí)間為90 min;制備時(shí)有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為201 mg/L時(shí)，其釋放有效氯峰值達(dá)到16. 74 mg/L，時(shí)間為70 min。

2.4  氧化電解水凝膠的殺菌作用

氧化電解水凝膠的殺菌效果如圖5所示。從圖5中可以看出，隨著殺菌時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化電解水凝膠的殺菌效果不斷提高，而對(duì)照組（普通水凝膠組）殺菌效果增長(zhǎng)緩慢。當(dāng)殺菌時(shí)間為20 min，氧化電解水凝膠和普通水凝膠的殺菌效率接近，分別為15. 88 %和12. 39%；當(dāng)殺菌時(shí)間為40 min，氧化電解水凝膠增長(zhǎng)到40. 75%，提高了2.57倍，而普通水凝膠的殺菌效率為16. 81%，僅提高了35. 67%：當(dāng)殺菌時(shí)間為60 min，氧化電解水凝膠殺菌效率達(dá)到79.  76 %；而對(duì)照組（普通水凝膠）的殺菌效率僅為23. 01%，兩者相差近4倍。因此，當(dāng)普通水凝膠負(fù)載氧化電解水之后，可以大大提高了其殺菌效率。

3結(jié)論

 利用浸漬法制備了氧化電解水凝膠。結(jié)果表明，不同有效氯質(zhì)量濃度的氧化電解水凝膠釋放曲線類似，隨著浸漬時(shí)間的延長(zhǎng)，浸漬液中有效氯質(zhì)量濃度的變化呈現(xiàn)2個(gè)峰值，分別對(duì)應(yīng)著凝膠表層中氧化電解水快速釋放和凝膠內(nèi)部氧化電解水釋放。氧化電解水有效氯質(zhì)量濃度越高，釋放有效氯越多，達(dá)到峰值時(shí)間越短。在此基礎(chǔ)上，考察了氧化電解水凝膠的殺菌作用，其具有較好的持續(xù)殺菌效果，明顯優(yōu)于無(wú)負(fù)載氧化電解水的水凝膠。