一种负载益生活菌的纳米纤维膜及其制备方法

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1.本发明涉及静电纺丝领域，尤其涉及一种负载益生活菌的纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术：

2.近年来，越来越多的人开始重视皮肤的微生态平衡。微生态环境指的是皮肤表面微生物菌落的生活环境，实际上不只是人体内，人体表皮肌肤也存在微生物菌落。皮肤表层的微生物环境由有害菌和有益菌共同构成，它们之间通过相互制衡维持菌环境稳定，皮肤状态和防御力就得以处于正常水平，正常的菌环境能抑制皮肤炎症的发生，防御潜在致病菌对皮肤造成破坏，因此对皮肤有着重要影响。但目前市面的活菌产品多为内服产品，用以调整人体内微生物环境，尚未某种能真正搭载或包埋相关益生活菌的外用产品应用于日化行业。
3.面膜作为护理面部皮肤的重要功能性化妆品之一，目前市面上主流且受众面最广的是湿型面膜，即以各种基材辅以精华液或药物，贴敷于面部，使面膜中水分和营养物质在短时间内渗入肌肤表皮角质层，以期达到某种护肤功效。一般的面膜主要采用非织造布材料为载体搭配精华液使用，但这种使用方式一般需添加防腐剂，这些防腐剂可能是致敏源。目前面膜所搭载的精华液或有效成分多为透明质酸钠、分子肽等补水因子，主要功能目的为补水保湿；随着消费者需求的不断增长，已经有不少的产品开始添加各种类型生物活性物质以期达到更多样的功能目的。如专利号cn113827501b提出的一种具有皮肤修复功能的透明质酸水凝胶面膜及制备方法，通过加入透明质酸，实现高效的皮肤修复能力；专利号cn202010034163.7提出的一种玻尿酸修复面膜，通过添加玻尿酸同样能实现皮肤修复的功能；专利号cn109394673a提出了一种祛斑面膜液的制备方法，通过复合活菌株发酵原浆的发酵液，提取到一种能实现祛斑功能的精华原液。综合以上所述，目前的面膜原液研发出多种实现皮肤修复、抗菌消炎、美白等功效的生物活性提取物。但目前还没有能实现活菌包埋的面膜产品面世，当前市面上的益生活菌包埋及长期存储主要通过冻干技术来实现，但冻干技术过程复杂、成本高昂，且所得纤维力学强度较低、容易在制造运输过程中损坏的缺点限制了其在相关领域的应用。
4.而静电纺丝作为一种制备聚合物纳米纤维的技术，它是利用电场力对聚合物溶液或熔体进行纺丝的过程，一般所得的纳米纤维直径在两纳米到几微米之间。采用静电纺丝法制备的纳米纤维，具有孔隙率高、比表面积大、制造过程绿温和的优点，如专利cn201810314108.6提出的一种负载益生元和/或益生菌的纳米纤维膜及制备与应用中已经成功实现将益生菌包埋在纳米纤维膜上用于人体内用递送益生菌，仍存在专利cn201910070809.4 一种耐受胃液胁迫的纳米纤维缓释固体剂及其制备方法同样通过纳米纤维包埋益生菌用于胃肠道的微生物递送，但上述两篇专利文献均公开利用混合溶液静电纺丝技术，对溶液的粘度和电导率，即原料之间的配比有较高要求，否则难以成纤维，难以实现益生活菌在日化产品的成功搭载。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种负载益生活菌的纳米纤维膜及其制备方法，以解决上述背景技术中存在的一个或多个技术。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种负载益生活菌的纳米纤维膜制备方法，该方法包括以下步骤：（1）配置壳层纺丝液：将纺丝基材溶于纺丝溶剂中，在27℃-60℃温度下搅拌3～4小时，得到壳层纺丝液；（2）配置芯层纺丝液：将活菌株粉末加入无菌去离子水中以500～800r/min的速度搅拌，得到芯层纺丝液；（3）将步骤（1）配置得到的壳层纺丝液加入至溶液静电纺丝装置的第一注射器中并与壳层喷丝头相连，步骤（2）配置得到的芯层纺丝液加入至溶液静电纺丝装置的第二注射器中并与芯层喷丝头相连；（4）设定溶液静电纺丝的运行参数和环境参数；（5）在无氧或低氧的环境中开始进行同轴静电纺丝，在接收辊筒上纺制形成交错致密的纳米同轴纤维层。
7.优选的，壳层纺丝液按照质量分数由纺丝基材6%～10%和纺丝溶剂90%～94%组成。
8.优选的，所述纺丝基材包括聚乳酸、聚乙烯醇和/或聚氧化乙烯。
9.优选的，芯层纺丝液按照质量分数由活菌株粉末1％和无菌去离子水99％组成，所述活菌株粉末为100-1000cfu/ml的复合活菌粉。
10.优选的，步骤（2）中，活菌株粉末和无菌去离子水在封闭容器中搅拌，并在搅拌的过程中持续向封闭容器通入保护气体以维持整个搅拌过程中的无氧环境。
11.优选的，步骤（5）中，纺丝过程在密闭空间进行，且纺丝过程持续通入保护气体以保证纺丝过程中环境的无氧或低氧。
12.优选的，步骤（4）中，设定纺丝液流速为0.2～1.0ml/h，针头直径0.4～0.6mm，电压为10～20kv，接收距离为8～14cm，纺丝温度为20～25℃。
13.本发明还提出一种本发明的有益效果为：采用同轴静电纺丝技术实现对负载益生活菌纳米纤维膜的制备，与其他包埋技术相比，在保证益生菌活力的同时，静电纺丝所得纳米纤维膜比表面积大、孔隙率高，可以实现活性物质的高效包埋和可控释放，且静电纺丝过程对益生菌的活性无明显影响；另外，由于壳层是由易溶于水的材料以及不溶于水的材料制成，使得本发明制得的纳米纤维膜，壳层遇水后部分位置发生溶解，溶解后壳层的纤维呈现多孔状，促进芯层的菌液遇水恢复活性并释放，且多孔的存在可以固定芯层的菌株，避免菌株结团。
附图说明
14.附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
15.图1是本发明其中一个实施例的制备流程图。
具体实施方式
16.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
17.实施例1本实施例的一种负载益生活菌的纳米纤维膜制备方法，该方法包括以下步骤：（1）配置壳层纺丝液：将纺丝基材溶于纺丝溶剂中，在27℃-60℃温度下搅拌3～4小时，得到壳层纺丝液；（2）配置芯层纺丝液：将活菌株粉末加入无菌去离子水中以500～800r/min的速度搅拌，得到芯层纺丝液；（3）将步骤（1）配置得到的壳层纺丝液加入至溶液静电纺丝装置的第一注射器中并与壳层喷丝头相连，步骤（2）配置得到的芯层纺丝液加入至溶液静电纺丝装置的第二注射器中并与芯层喷丝头相连；（4）设定溶液静电纺丝的运行参数和环境参数；（5）在无氧或低氧的环境中开始进行同轴静电纺丝，在接收辊筒上纺制形成交错致密的纳米同轴纤维层。
18.本实施例采用同轴静电纺丝技术实现对负载益生活菌纳米纤维膜的制备，与其他包埋技术相比，在保证益生菌活力的同时，静电纺丝所得纳米纤维膜比表面积大、孔隙率高，可以实现活性物质的高效包埋和可控释放，且静电纺丝过程对益生菌的活性无明显影响；另外，由于壳层是由易溶于水的材料以及不溶于水的材料制成，使得本发明制得的纳米纤维膜，壳层遇水后部分位置发生溶解，溶解后壳层的纤维呈现多孔状，促进芯层的菌液遇水恢复活性并释放，且多孔的存在可以固定芯层的菌株，避免菌株结团。
19.通过本实施例制成的纳米纤维膜，其纤维为纳米级，更容易渗透皮肤，而较大直径的纤维则会被被角质层阻挡；高孔隙率的纤维膜能为菌株包埋附着提供更多位点，有效提高菌株的搭载效率。纳米载体能与皮肤细胞相互作用并降解，能把有效成分释放进皮肤，并通过进一步的扩散达到“透皮”的效果。而且纳米级的纤维与皮肤的贴合度更高，能够促进菌株在皮肤上的释放攀附，利于保持肌肤上的微生物环境平衡，恢复皮肤弹性，消除皱纹。
20.优选的，壳层纺丝液按照质量分数由纺丝基材6%～10%和纺丝溶剂90%～94%组成。纺丝溶剂可根据纺丝基材对应选择合适的溶剂，其中，本实施例的纺丝溶剂选用浓度为99.5%的hfip六氟异丙醇。
21.优选的，所述纺丝基材包括6.5万分子量的pla聚乳酸、87%-89%醇解度的pva聚乙烯醇和/或40万分子量的peo聚氧化乙烯。本实施例中，壳层纺丝液按照质量分数由pva聚乙烯醇6～8%、peo聚氧化乙烯2～4%和hfip六氟异丙醇88%～92%组成。
22.优选的，芯层纺丝液按照质量分数由活菌株粉末1％和无菌去离子水99％组成，所述活菌株粉末为100-1000cfu/ml的复合活菌粉，复合活菌不局限于某个单一菌株种类，而是皮肤上存在的各类菌株，在本实施例中，复合活菌粉为双歧杆菌。而无菌去离子水为在115～121℃高温灭菌15～20min后的去离子水。
23.优选的，步骤（2）中，活菌株粉末和无菌去离子水的搅拌在封闭容器中以及低温环境中进行，并在搅拌的过程中持续向封闭容器通入氮气或其他保护气体以维持整个搅拌过程中的无氧环境。其中保持低温目的为维持菌株活性，避免部分菌株遇高温发生失活，而短时高速搅拌的目的加速菌株粉末溶解在去离子水中，从而避免菌株长时间接触氧气，保证了菌株的活性。
24.优选的，步骤（5）中，纺丝过程在密闭空间进行，且纺丝过程持续通入氮气或其他
保护气体以保证纺丝过程中环境的无氧或低氧。由于益生活菌多为厌氧菌，所以充氮的目的为尽可能保持整个制造过程中的低氧甚至无氧环境，由此减少制备过程中活菌数目的损耗。
25.优选的，步骤（4）中，设定纺丝液流速为0.2～1.0ml/h，针头直径0.4～0.6mm，电压为10～20kv，接收距离为8～14cm，纺丝温度为20～25℃。纺丝过程中所设定的电压范围对益生菌的活性无明显影响；纺丝温度设定20～25℃，避免高温对菌株活性产生影响。
26.实施例2本实施例所配置的壳层纺丝液，按照质量分数由pva聚乙烯醇1%～4%、pla聚乳酸6%～9%和hfip六氟异丙醇87%～93%组成。
27.实施例3本实施例所配置的壳层纺丝液，按照质量分数由pva聚乙烯醇1～2%、peo聚氧化乙烯1～2%、pla聚乳酸6%～8%和hfip六氟异丙醇88%～92%组成。
28.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种负载益生活菌的纳米纤维膜制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）配置壳层纺丝液：将纺丝基材溶于纺丝溶剂中，在27℃-60℃温度下搅拌3～4小时，得到壳层纺丝液；（2）配置芯层纺丝液：将活菌株粉末加入无菌去离子水中以500～800r/min的速度搅拌，得到芯层纺丝液；（3）将步骤（1）配置得到的壳层纺丝液加入至溶液静电纺丝装置的第一注射器中并与壳层喷丝头相连，步骤（2）配置得到的芯层纺丝液加入至溶液静电纺丝装置的第二注射器中并与芯层喷丝头相连；（4）设定溶液静电纺丝的运行参数和环境参数；（5）在无氧或低氧的环境中开始进行同轴静电纺丝，在接收辊筒上纺制形成交错致密的纳米同轴纤维层。2.根据权利要求1所述的一种负载益生活菌的纳米纤维膜制备方法，其特征在于，壳层纺丝液按照质量分数由纺丝基材6%～10%和纺丝溶剂90%～94%组成。3.根据权利要求1所述的一种负载益生活菌的纳米纤维膜制备方法，其特征在于，所述纺丝基材包括聚乳酸、聚乙烯醇和/或聚氧化乙烯。4.根据权利要求1所述的一种负载益生活菌的纳米纤维膜制备方法，其特征在于，芯层纺丝液按照质量分数由活菌株粉末1％和无菌去离子水99％组成，所述活菌株粉末为100-1000cfu/ml的复合活菌粉。5.根据权利要求1所述的一种负载益生活菌的纳米纤维膜制备方法，其特征在于，步骤（2）中，活菌株粉末和无菌去离子水在封闭容器中搅拌，并在搅拌的过程中持续向封闭容器通入保护气体以维持整个搅拌过程中的无氧环境。6.根据权利要求1所述的一种负载益生活菌的纳米纤维膜制备方法，其特征在于，步骤（5）中，纺丝过程在密闭空间进行，且纺丝过程持续通入保护气体以保证纺丝过程中环境的无氧或低氧。7.根据权利要求1所述的一种负载益生活菌的纳米纤维膜制备方法，其特征在于，步骤（4）中，设定纺丝液流速为0.2～1.0ml/h，针头直径0.4～0.6mm，电压为10～20kv，接收距离为8～14cm，纺丝温度为20～25℃。8.一种利用如权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的负载益生活菌纳米纤维膜。

技术总结

本发明公开了一种负载益生活菌的纳米纤维膜及其制备方法，包括以下步骤：配置壳层纺丝液：将纺丝基材溶于纺丝溶剂中，得到壳层纺丝液；配置芯层纺丝液：将活菌株粉末加入无菌去离子水中得到芯层纺丝液；将配置得到的壳层纺丝液加入至溶液静电纺丝装置，配置得到的芯层纺丝液加入至溶液静电纺丝装置；在无氧或低氧的环境中开始进行同轴静电纺丝，在接收辊筒上纺制形成交错致密的纳米同轴纤维层。采用同轴静电纺丝技术实现对负载益生活菌纳米纤维膜的制备，与其他包埋技术相比，在保证益生菌活力的同时，静电纺丝所得纳米纤维膜比表面积大、孔隙率高，可以实现活性物质的高效包埋和可控释放，且静电纺丝过程对益生菌的活性无明显影响。显影响。显影响。