專利名稱：：一種空氣過濾式細菌纖維素口罩及其生產(chǎn)方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種空氣過濾式細菌纖維素口罩及其生產(chǎn)方法，屬于生物工程
技術領域：
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背景技術：
：口罩是一種能夠遮覆于人體面部、阻止特定規(guī)格及屬性的物質與人體呼吸系統(tǒng)直接接觸的人工裝置。眾所周知，在人類罹患的多種疾病中以空氣做為傳播媒介，以口鼻等呼吸器官做為傳播途徑進行擴散、傳染的事例比比皆是，其造成的后果令人慘不忍睹，僅1918年西班牙爆發(fā)的大流感就造成了近5000萬人的死亡。現(xiàn)在我們知道這是由微生物的瘋狂爆發(fā)所導致的?；诖耍藗冋J識到佩戴口罩應該能夠有效防控某些經(jīng)由空氣傳播的疾病。但由于微生物的種類的不同，防控不同微生物對口罩的材質及結構就有不同的要求。目前廣為人們所利用的口罩為空氣過濾式口罩，其工作原理是使含有有害物質的空氣通過口罩的過濾層凈化過濾后再被人體吸入。人們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在廣泛使用的口罩限于材質的孔徑、吸附能力及殺菌能力其防控疾病的效果差異巨大，而且在使用的過程中若被呼出的熱氣或唾液弄濕，其阻隔病菌的作用就會大大降低。為了提高過濾效率、人們試圖采用增加復合層數(shù)、增強過濾層的攔截能力等方法進行改善，雖然這些方法在一定程度上提高了阻隔效果，但其副作用卻更為明顯。1、濾層數(shù)的增加不僅加大了口罩的凈重還會造成口罩空氣傳質能力下降，容易引發(fā)面部局部溫度過高，更容易出現(xiàn)流汗、呼吸不暢、缺氧、中暑等惡性情況。2、過濾層吸附雜質的過程是一個可逆的吸附一一解吸過程，當吸附量達到一定程度后，雖然其吸附能力無明顯變化，但同時其解析能力會大大增加，因此此時解吸下來的雜質就很有可能通過濾料進入人體的呼吸系統(tǒng)，造成次生污染。3、附著在吸附材料上的各種微生物會不斷的富集起來，在口罩使用初期尚無明顯影響，但隨著富集的微生物總量越來越多，達到某一臨界值時，口罩就會變成微生物的繁育"基地"，使其成為新的傳染源。目前雖然有人對口罩的改進提出采用加載藥物護層等方式進行嘗試，但均因成本過高而難于市場化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種空氣過濾式細菌纖維素口罩，以細菌纖維素為材料能夠有效地提高口罩過濾性能，通過浸潤納米銀使殺菌抗毒能力增強，具有生產(chǎn)成本低、吸附能力強等特點，可有效地減少資源消耗，保護生態(tài)環(huán)境。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述空氣過濾式細菌纖維素口罩的制備方法。通過選用合適的模式菌株、提供適宜的培養(yǎng)條件和處理方法，生產(chǎn)出合適的細菌纖維素材料，再將細菌纖維素材料與殺菌抗毒劑結合，經(jīng)塑性加工后最終形成空氣過濾式細菌纖維素口罩。本發(fā)明所采用的技術原理1、利用木醋桿菌在有氧氣存在的條件下能夠代謝產(chǎn)生細菌纖維素的特性，于培養(yǎng)基的氣液兩相界面上代謝產(chǎn)生質地均勻、品性優(yōu)良的細菌纖維素材料。新生材料的厚度、孔隙率、致密程度及結構特征均可通過調(diào)整釋放氧氣的單位密度、單位壓強、以及釋放時間等可控參數(shù)來控制。2、利用銀離子特別是納米銀具有強效廣譜抗菌能力的特性，將離子態(tài)納米銀基料均一浸潤細菌纖維素材料，再經(jīng)干燥后即為口罩過濾層融入有效的抗菌成分。在呼吸過程中，水蒸氣浸潤口罩后會溶解部分納米銀顆粒，釋放出足夠的抗菌銀離子，因此能夠有效殺滅富集的細菌、病毒等微生物，防止感染。由于納米銀顆粒性質很活潑，容易被高溫氧化，難以保留納米銀的殺菌活性，故采用冷凍干燥的方式對納米銀顆粒進行固定，使其在均一穩(wěn)定的狀態(tài)下與細菌纖維素材料緊密結合并保持其高活性。納米銀的殺菌原理如下1、能夠電離空氣中的氧氣產(chǎn)生離子態(tài)氧，離子態(tài)氧的強氧化能力可以有效的殺滅微生物。2、納米銀反應活性高，在常態(tài)下易于蛋白質結合，具有很強的吸附聚集能力，同時納米銀能夠參與微生物的代謝合成進程從而破壞其正常的生理過程達到殺菌的目的。3、納米銀能夠進入到微生物的電子傳遞鏈結構體系中去，競爭性的代替氧等電子受體，使微生物的能量代謝進程中斷，促使菌體快速死亡。本發(fā)明為解決其技術問題所采用的技術方案如下一種空氣過濾式細菌纖維素口罩，是以經(jīng)過干燥的細菌纖維素作為口罩框架材料經(jīng)制作而成。上述空氣過濾式細菌纖維素口罩，由經(jīng)過冷凍干燥的三層細菌纖維素膜片復合后進行壓邊縫合而制成，其中兩外層為細菌纖維素過濾層，中間層為細菌纖維素殺菌層；所述細菌纖維素殺菌層是由細菌纖維素膜片浸潤于納米銀基溶液后經(jīng)冷凍干燥而制成；所述納米銀基溶液是指將納米銀基料溶解于水中形成濃度為0.0010.050mol/L的溶液；所述納米銀基料是指硝酸銀、氯化銀、擰檬酸銀或草酸銀。所述細菌纖維素層的厚度為0.13.0ram。一種上述空氣過濾式細菌纖維素口罩的生產(chǎn)方法，其具體步驟如下1、選配菌種選取能分泌細菌纖維素的菌種做為模式菌株，將模式菌株活化制備成種子醪液，然后投放種子醪液至發(fā)酵培養(yǎng)基內(nèi)制成含活性菌株的初始發(fā)酵液。所述菌種是木醋桿菌屬菌株。所述木醋桿菌屬菌株是木葡糖酸醋桿菌323。所述種子醪液中菌株的濃度為0.5%95%。2、通氧發(fā)酵將含有活性菌株的初始發(fā)酵液置入培養(yǎng)槽內(nèi)，于液體表面通入富氧空氣，使位于氣液兩相界面的木醋桿菌大量增殖并分泌細菌纖維素，獲得細菌纖維素膜片。可以通過調(diào)節(jié)模式菌株的濃度、發(fā)酵時間、氧氣分壓來控制細菌纖維素材料的孔隙率、厚度等參數(shù)，形成不同規(guī)格的細菌纖維素膜片。3、純化處理將制得的細菌纖維素膜片分別經(jīng)酸液、堿液浸泡后用去離子水洗滌至雜質率<0.5%，再經(jīng)消毒封裝后存于24。C冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?、制備殺菌層將納米銀基料溶解于水中形成納米銀濃度為0.0010.050mol/L的納米銀基溶液，再將消毒封裝后的細菌纖維素膜片開封后浸潤于納米銀基溶液中，當膜片內(nèi)納米銀濃度達到0.0010.050mol/L時停止浸潤，將膜片經(jīng)冷凍千燥得到細菌纖維素殺菌層。所述納米銀基料是指硝酸銀、氯化銀、檸檬酸銀或草酸銀。5、干燥將未浸潤納米銀基溶液的細菌纖維素膜片進行冷凍干燥后置無菌袋內(nèi)保存待用。6、口罩制備將經(jīng)過冷凍干燥的二層細菌纖維素膜片以及一層細菌纖維素殺菌層復合為三層，其中兩外層為細菌纖維素膜片，中間層為細菌纖維素殺菌層，然后進行壓邊縫合成一體，縫制口罩繩，制得空氣過濾式細菌纖維素口罩。本發(fā)明采用的硝酸銀基質納米銀顆粒直徑約為20納米，經(jīng)測試固定有納米銀顆粒的細菌纖維素口罩對多種微生物具有良好的殺菌消毒效果，各殺菌值取多次平均值，詳見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>上述各項殺菌指標均遠高于國家標準。本發(fā)明制備工藝簡單，以細菌纖維素為材料能夠有效地提高口罩過濾性能，通過浸潤納米銀使殺菌抗毒能力增強，具有生產(chǎn)成本低、吸附能力強、殺菌活性高、持續(xù)殺菌時間長等特點，可有效地減少資源消耗，保護生態(tài)環(huán)境。具體實施方式下面結合非限定性實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例一1)選配菌種選取木葡糖酸醋桿菌323做為模式菌株，將模式菌株活化制備成濃度為5%的木醋桿菌種子醪液，將木醋桿菌種子醪液接種至椰子水發(fā)酵培養(yǎng)基內(nèi)制成含木醋桿菌活性菌株的初始發(fā)酵液。2)通氧發(fā)酵將初始發(fā)酵液置入椰子水發(fā)酵培養(yǎng)基液層高度為30mm的培養(yǎng)槽內(nèi)，連同培養(yǎng)容器一起置入29"C的恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)2d。同時開啟供氧閥門，持續(xù)向培養(yǎng)槽上方通入壓力為0.075MP的醫(yī)用氧氣，收獲厚度約為0.2mm的細菌纖維素膜片。3)純化處理將上述細菌纖維素膜片用0.5mo1鹽酸溶液浸泡lh，0.lmol鹽酸酸洗0.5h;再用0.5mo1氫氧化鈉溶液浸泡lh;接著用去離子水浸泡lh，然后用去離子水反復沖洗至雜質率<0.5%，再經(jīng)環(huán)氧乙烷消毒封裝后存于2x:冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?)制備殺菌層選用硝酸銀做為納米銀基料，將其溶解并形成納米銀濃度為0.02mol/L的納米銀基溶液，再將消毒封裝后的細菌纖維素膜片開封后浸潤于納米銀基溶液中，當材料內(nèi)納米銀濃度達到0.02mol/L時停止浸潤，將膜片經(jīng)冷凍干燥得到細菌纖維素殺菌層。5)干燥將未浸潤納米銀基溶液的細菌纖維素膜片置于一8(TC凍干機中冷凍干燥后置無菌袋內(nèi)保存待用。6)口罩制備以干燥的未浸潤納米銀基溶液的細菌纖維素膜片為原料縫制膜袋，將干燥的攜帶有納米銀抗菌劑的細菌纖維素殺菌層裝入膜袋內(nèi)，再進行壓邊縫合成一體，縫制口罩繩，制得空氣過濾式細菌纖維素口罩。7)殺菌將制得的空氣過濾式細菌纖維素口罩置800°C，20個大氣壓下處理lh，環(huán)氧乙烷殺菌，醫(yī)用樹脂容器真空密封包裝后置4。C冰箱保存?zhèn)溆谩?)抑菌性能測試選取大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、單增李斯特菌等典型致病微生物做殺菌性能測試本發(fā)明采用的硝酸銀基質納米銀顆粒直徑約為20納米，殺菌消毒效果見下表致病微生物大腸桿菌金黃色葡萄球菌單核增生李斯特菌白色念珠菌沙門氏菌微生物致死率97.56%98,20%96.88%96.59%98,97%實施例二1)選配菌種選取木葡糖酸醋桿菌323做為模式菌株，將模式菌株活化制備成濃度為5%的木醋桿菌種子醪液，將木醋桿菌種子醪液接種至椰子水發(fā)酵培養(yǎng)基內(nèi)制成含木醋桿菌活性菌株的初始發(fā)酵液。2)通氧發(fā)酵將初始發(fā)酵液置入椰子水發(fā)酵培養(yǎng)基液層高度為30mm的培養(yǎng)槽內(nèi)，連同培養(yǎng)容器一起置入3(TC的恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)2d。同時開啟供氧閥門，持續(xù)向培養(yǎng)槽上方通入壓力為0.075MP的醫(yī)用氧氣，收獲厚度約為0.5mm的細菌纖維素膜片。3)純化處理將上述細菌纖維素膜片用0.5mo1鹽酸溶液浸泡lh，0.lmol鹽酸酸洗0.5h;再用0.5mol氫氧化鈉溶液浸泡lh;接著用去離子水浸泡lh，然后用去離子水反復沖洗至雜質率<0.5%，再經(jīng)環(huán)氧乙烷消毒封裝后存于2'C冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?)制備殺菌層選用檸檬酸銀做為納米銀基料，將其溶解并形成納米銀濃度為0.03mol/L的溶液，將消毒封裝后的細菌纖維素膜片開封并浸潤于擰檬酸銀溶液中，當材料內(nèi)納米銀濃度達到0.03mol/L時停止浸潤，將膜片經(jīng)冷凍干燥得到細菌纖維素殺菌層。5)冷凍干燥將未浸潤納米銀基溶液的細菌纖維素膜片置于一8(TC凍干機中冷凍干燥后置無菌袋內(nèi)保存待用。6)口罩制備以干燥的未浸潤納米銀基溶液的細菌纖維素膜片為原料縫制膜袋，將干燥的攜帶有納米銀抗菌劑的細菌纖維素殺菌層裝入膜袋內(nèi)，再進行壓邊縫合成一體，縫制口罩繩，制得空氣過濾式細菌纖維素口罩。7)殺菌將制得的空氣過濾式細菌纖維素口罩置800°C，20個大氣壓下處理lh，環(huán)氧乙烷殺菌，醫(yī)用樹脂容器真空密封包裝后置3r冰箱保存10)抑菌性能測試選取大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、單增李斯特菌等典型致病微生物做殺菌性能測試本發(fā)明采用的檸檬酸銀基質納米銀顆粒直徑約為20納米，殺菌消毒效果見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實施例三1)模式菌株選取木葡糖酸醋桿菌323做為模式菌株，將模式菌株活化制備成濃度為5%的木醋桿菌種子醪液，將木醋桿菌種子醪液接種至椰子水發(fā)酵培養(yǎng)基內(nèi)制成含木醋桿菌活性菌株的初始發(fā)酵液。2)發(fā)酵培養(yǎng)將初始發(fā)酵液置入椰子水發(fā)酵培養(yǎng)基液層高度為30mm的培養(yǎng)槽內(nèi)，連同培養(yǎng)容器一起置入28"C的恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)2d。同時開啟供氧閥門，持續(xù)向培養(yǎng)槽上方通入壓力為0.075MP的醫(yī)用氧氣，收獲厚度約為lmm的細菌纖維素膜片。3)純化處理將上述細菌纖維素膜片用0.5mo1鹽酸溶液浸泡lh，0.lmol鹽酸酸洗0.5h;再用0.5mo1氫氧化鈉溶液浸泡lh;接著用去離子水浸泡lh，然后用去離子水反復沖洗至雜質率<0.5%，再經(jīng)環(huán)氧乙烷消毒封裝后存于24"C冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?)制備殺菌層選用氯化銀做為納米銀基料，將其溶解并形成納米銀濃度為0.05mol/L的溶液，將消毒封裝后的細菌纖維素膜片開封浸潤于納米銀基溶液中，當材料內(nèi)納米銀濃度達到0.05mol/L時停止浸潤，將膜片經(jīng)冷凍干燥得到細菌纖維素殺菌層。5)冷凍干燥將未浸潤納米銀基溶液的細菌纖維素膜片置于一8(TC凍干機中冷凍干燥后置無菌袋內(nèi)保存待用。6)口罩制備以干燥的未浸潤納米銀基溶液的細菌纖維素膜片為原料縫制膜袋，將干燥的攜帶有納米銀抗菌劑的細菌纖維素殺菌層裝入膜袋內(nèi)，再進行壓邊縫合成一體，縫制口罩繩，制得空氣過濾式細菌纖維素口罩。7)殺菌將制得的空氣過濾式細菌纖維素口罩置800°C，20個大氣壓下處理lh，環(huán)氧乙垸殺菌，醫(yī)用樹脂容器真空密封包裝后置3。C冰箱保存?zhèn)溆谩?0)抑菌性能測試選取大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、單增李斯特菌等典型致病微生物做殺菌性能測試本發(fā)明采用的氯化銀基質納米銀顆粒直徑約為20納米，殺菌消毒效果見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>上述實施例中，可根據(jù)實際操作過程中各指標的變化調(diào)整菌種濃度、發(fā)酵時間、液層深度、氧氣分壓等參數(shù)設定來控制細菌纖維素原材料的孔隙率、結構強度及厚度等工藝參數(shù)。應當指出，以上僅是本發(fā)明的非限定實施例子。顯然，本發(fā)明的技術方案并不限于上述實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。權利要求1、一種空氣過濾式細菌纖維素口罩，其特征在于是以經(jīng)過干燥的細菌纖維素作為口罩框架材料經(jīng)制作而成。2、根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾式細菌纖維素口罩，其特征在于所述口罩是由經(jīng)過冷凍干燥的三層細菌纖維素膜片復合后進行壓邊縫合而制成，其中兩外層為細菌纖維素過濾層，中間層為細菌纖維素殺菌層；所述細菌纖維素殺菌層是由細菌纖維素膜片浸潤于納米銀基溶液后經(jīng)冷凍干燥而制成；所述納米銀基溶液是指將納米銀基料溶解于水中形成濃度為0.0010.050mol/L的溶液；所述納米銀基料是指硝酸銀、氯化銀、檸檬酸銀或草酸銀。3、根據(jù)權利要求2所述的空氣過濾式細菌纖維素口罩，其特征在于所述細菌纖維素層的厚度為O.13.0mm。4、一種權利要求2所述的空氣過濾式細菌纖維素口罩的生產(chǎn)方法，其特征在于具體步驟如下1)、選配菌種選取能分泌細菌纖維素的菌種做為模式菌株，將模式菌株活化制備成種子醪液，然后投放種子醪液至發(fā)酵培養(yǎng)基內(nèi)制成含活性菌株的初始發(fā)酵液；2)、通氧發(fā)酵將含有活性菌株的初始發(fā)酵液置入培養(yǎng)槽內(nèi)，于液體表面通入富氧空氣，使位于氣液兩相界面的木醋桿菌大量增殖并分泌細菌纖維素，獲得細菌纖維素膜片；[3)、純化處理將制得的細菌纖維素膜片分別經(jīng)酸液、堿液浸泡后用去離子水洗滌至雜質率<0.5%，再經(jīng)消毒封裝后存于24。C冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆?；[4)、制備殺菌層將納米銀基料溶解于水中形成納米銀濃度為0.0010.050mol/L的納米銀基溶液，再將消毒封裝后的細菌纖維素膜片開封后浸潤于納米銀基溶液中，當膜片內(nèi)納米銀濃度達到0.0010.050mol/L時停止浸潤，將膜片經(jīng)冷凍干燥得到細菌纖維素殺菌層。所述納米銀基料是指硝酸銀、氯化銀、檸檬酸銀或草酸銀；[5)、干燥將未浸潤納米銀基溶液的細菌纖維素膜片進行冷凍干燥后置無菌袋內(nèi)保存待用；[6)、口罩制備將經(jīng)過冷凍干燥的二層細菌纖維素膜片以及一層細菌纖維素殺菌層復合為三層，其中兩外層為細菌纖維素膜片，中間層為細菌纖維素殺菌層，然后進行壓邊縫合成一體，縫制口罩繩，制得空氣過濾式細菌纖維素口罩。5、根據(jù)權利要求4所述的空氣過濾式細菌纖維素口罩的生產(chǎn)方法，其特征在于所述菌種是木醋桿菌屬菌株。6、根據(jù)權利要求4所述的空氣過濾式細菌纖維素口罩的生產(chǎn)方法，其特征在于所述木醋桿菌屬菌株是木葡糖酸醋桿菌323。7、根據(jù)權利要求4所述的空氣過濾式細菌纖維素口罩的生產(chǎn)方法，其特征在于所述種子醪液中菌株的濃度為0.5%95%。全文摘要本發(fā)明公開了一種空氣過濾式細菌纖維素口罩及其生產(chǎn)方法，其中口罩是以經(jīng)過干燥的細菌纖維素作為口罩框架材料經(jīng)制作而成；其制備方法是選取木醋桿菌做為模式菌株，經(jīng)過培養(yǎng)制得細菌纖維素膜片；將膜片經(jīng)酸液、堿液浸泡后洗滌至雜質率＜0.5％，再浸潤于納米銀溶液中，然后采用冷凍干燥的方式進行干燥，再經(jīng)復合制備得到空氣過氣過濾式細菌纖維素口罩。本發(fā)明制備工藝簡單，以細菌纖維素為材料能夠有效地提高口罩過濾性能，通過浸潤納米銀使殺菌抗毒能力增強，具有生產(chǎn)成本低、吸附能力強、殺菌活性高、持續(xù)殺菌時間長等特點，可有效地減少資源消耗，保護生態(tài)環(huán)境。文檔編號A62B7/10GK101589854SQ20091014966公開日2009年12月2日申請日期2009年6月10日優(yōu)先權日2009年6月10日發(fā)明者鐘春燕申請人:鐘春燕