專利名稱：抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜的制備方法，屬于納米復(fù)合纖維膜制 備技術(shù)。
背景技術(shù)：
通過靜電紡絲的方法可以制備殼聚糖超細(xì)纖維膜,這種膜具有生物相容性好、抗菌性 強(qiáng)、可止血和促進(jìn)傷口愈合等作用，因此殼聚糖及其衍生物的超細(xì)纖維膜可用作創(chuàng)傷敷料 和組織工程支架等。然而，殼聚糖僅對(duì)真菌具有較高的致死率，不具有抗菌的廣譜性， 這極大限制了殼聚糖膜的應(yīng)用范圍。由于銀離子和納米銀粒子是廣譜的殺菌劑,對(duì)真菌和細(xì)菌均有較好的抑制作用，因 此，通過銀離子與殼聚糖螯合制備銀/殼聚糖復(fù)合物可提高殼聚糖基材料的抗菌性能。 Chen等將硫氰酸銨與殼聚糖作用得到硫脲殼聚糖，即而與硝酸銀反應(yīng)制得硫脲殼聚糖 /Ag+復(fù)合物，在穩(wěn)定了Ag+的同時(shí)增強(qiáng)了殼聚糖的抗菌性[Shuiping Chen, Guozhong Wu， Hongyan Zeng. "Preparation of high antimicrobial activity thiourea chitosan-AgC complex", aw&o drafe尸ofyweM, 2005(60): 33-38]; Zhou等在粘土/殼聚糖中將銀離子還原，制備出 了粘土/殼聚糖/銀納米復(fù)合材料，增強(qiáng)了殼聚糖材料的殺菌效果，將抗菌材料填入到醫(yī)學(xué) 導(dǎo)尿管中，可有效殺死假單胞菌、葡萄狀球菌和假絲酵母菌[Ning-lin Zhou, Ying Liu， Li Li，" cr/. "A new nanocomposite biomedical material of polymer/Clay-Cts-Ag nanocomposites，，, C鮮e""邵編尸一os, 2007(7Sl): e58-e62]。殼聚糖/聚氧化乙烯(PEO)、殼聚糖/聚乙烯(PVA)等共混膜具有強(qiáng)度高、易加工、化 學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于醫(yī)用材料和組織工程材料。本專利發(fā)明者曾對(duì)殼聚糖及其 相關(guān)材料的電紡纖維膜的制備及性能進(jìn)行了研究,所得殼聚糖和PLGA-殼聚糖/PVA電紡纖 維膜具有完整的纖維形貌、良好的力學(xué)性能和細(xì)胞相容性，可用作組織修復(fù)材料[Bin Duan, Cunhai Dong, Xiaoyan Yuan, " a/. "Electrospinning of chitosan solutions in acetic acid with poly(ethylene oxide)", Jowwa/ o/5t/e"ce-尸o/y附er 2004(6): 797-811;Bin Du叫Xiaoyan Yuan, Yi Zhu, " a/. "A nanofibrous composite membrane of PLGA-chitosan/PVA prepared by electrospinning",五wro/ ea" Po/jw er Jowr"a/， 2006(42): 2013-2022]。但此項(xiàng)研究?jī)H限于復(fù)合纖維膜的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和生物相容性，未能對(duì)其抗菌性 能進(jìn)行深入探討。有關(guān)由銀/殼聚糖復(fù)合粒子和復(fù)合膠乳材料來制備高抗菌性的銀/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的制備方法，目前尚未見有報(bào)道。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜的制備方法，該制備方法 過程簡(jiǎn)單，以此制得的膜材料，其抗菌效果良好。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的， 一種抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜的制備 方法，所述的高抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜，是由直徑為60nm 200nm的銀/殼聚糖 納米纖維構(gòu)成，膜的厚度為50jum 180jxm，孔隙率為60% 85%，拉伸模量為20MPa 400MPa，拉伸強(qiáng)度為2MPa 7MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為50% 120%， 24h對(duì)大腸桿菌、枯草 桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的致死率分別為95% 100%、 95% 100%、 90% 97%和卯％ 97%，其制備過程，特征在于包括以下步驟1. 將相對(duì)分子質(zhì)量為20萬 40萬、脫乙酰化度為70 98%的殼聚糖溶于質(zhì)量濃度 為2% 5%的乙酸水溶液中，配制成質(zhì)量濃度為40 g 70 g/L的殼聚糖乙酸溶液；2. 將硝酸銀溶于水中，配制成濃度為0.05mol/L 0.2mol/L的硝酸銀水溶液；3. 將硼氫化鈉(NaBH4)溶于水中，配制成濃度為0.1mol/L 0.4mol/L的NaBH4水溶液；4. 將氧化乙烯(PEO)溶于質(zhì)量濃度為2% 5%的乙酸水溶液中，配制成質(zhì)量濃度為 40 g 70 g/L的氧化乙烯乙酸溶液；5. 按照殼聚糖乙酸溶液與硝酸銀水溶液及NaBH4水溶液的體積比為20 : 1 : 1，在 殼聚糖乙酸溶液中加入硝酸銀水溶液，攪拌30 40min后再加入硼氫化鈉水溶液，繼續(xù)攪 拌l 2h形成復(fù)合膠乳；6. 將步驟5制得的復(fù)合膠乳與步驟4制得的氧化乙烯乙酸溶液按體積比為 2 : 1~1 : 1進(jìn)行混合，配制成紡絲溶液；7. 將步驟6制得的紡絲溶液注入到靜電紡絲裝置中的注射器中，在電壓為6kV 15kV、溶液流量為0.05mL/h 0.2mL/h、接收距離為5cm 20cm的條件下進(jìn)行靜電紡絲 并形成纖維膜，纖維膜在30mL質(zhì)量濃度為25g/L的戊二醛溶液蒸氣中于30。C 40。C溫 度下，進(jìn)行交聯(lián)處理，得到抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，制備過程簡(jiǎn)單，以此制得的膜材料，在較好地保持電紡納米纖 維膜的可降解性和生物相容性的前提下，改善納米纖維的形貌，提高其孔隙率、吸液率 和膜的力學(xué)性能，并且具有廣譜的殺菌性，24h對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌 和銅綠假單胞菌的致死率分別為95% 100%、 95% 100%、 90% 97%和卯％ 97 %。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l配制質(zhì)量濃度為2%的乙酸水溶液，將相對(duì)分子質(zhì)量為20萬、脫乙?；葹?0%的 殼聚糖溶于乙酸水溶液中，配成濃度為50g/L的溶液；取20mL上述殼聚糖的乙酸溶液， 加入濃度為0.05mol/L的硝酸銀水溶液lmL，攪拌30min后再加入濃度為O.lmol/L的 NaBH4水溶液lmL，繼續(xù)攪拌2h得到復(fù)合膠乳。取上述復(fù)合膠乳與相同濃度即50g/L的 PEO乙酸溶液，按照復(fù)合膠乳與PEO乙酸溶液的體積比為2 : 1相混和，配成濃度為 5。/。(w/v)的靜電紡絲溶液。向帶有內(nèi)徑為0.8mm平口針頭的50mL注射器中注入以上紡絲 溶液，將注射器固定在微量注射泵上，在距離針頭15cm處放置接地的金屬轉(zhuǎn)鼓接收裝 置。將針頭與10kV高壓直流電源相連，設(shè)定溶液流量為0.05mL/h進(jìn)行靜電紡絲。經(jīng) 96h后將接收轉(zhuǎn)鼓上收集到的直徑為60nm 150nm的超細(xì)纖維膜取下，于45。C 55。C 和真空度為200Pa條件下真空干燥12h。將上述得到的電紡膜在30mL (濃度為25g/L)戊 二醛溶液的蒸氣中于37。C溫度下，進(jìn)行交聯(lián)處理，即可得到高抗菌性的銀/殼聚糖納米 復(fù)合纖維膜。用此條件制備的銀/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的厚度為15pm、孔隙率為 80%、拉伸模量為90MPa、拉伸強(qiáng)度為3MPa、斷裂伸長(zhǎng)率為80%。將制備的銀/殼聚糖納米纖維膜進(jìn)行抗菌測(cè)試。首先配制液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基。 液體培養(yǎng)基由胰蛋白胨10g、酵母粉5g、氯化鈉5g、去離子水1000mL構(gòu)成，并用 lmol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH值至7.0 7.2，以高壓蒸氣滅菌30min后備用。在1000mL上述 液體培養(yǎng)基中加入瓊脂20g，煮沸使其溶解，高壓蒸汽滅菌30min，并置于恒溫箱冷卻后 即得到固體培養(yǎng)基。向固體培養(yǎng)基中接入活化菌種，分別為大腸桿菌、枯草桿菌、金黃 色葡萄球菌和銅綠假單胞菌，培養(yǎng)成活后，將菌群接入液體培養(yǎng)基中形成菌液。取1.2g 上述銀/殼聚糖納米纖維膜，研磨成碎片，放入5mL的去離子水中，形成抗菌膜懸浮液。 取lmL菌液，其中分別含有大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌，各 種菌群數(shù)目約為105，轉(zhuǎn)移到測(cè)試用培養(yǎng)基(抗菌膜懸浮液)中，于37。C在搖床中搖蕩 24h，最后接入培養(yǎng)皿培養(yǎng)24h。用計(jì)數(shù)法觀察菌群成活數(shù)目，并計(jì)算大腸桿菌、枯草桿 菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的致死率分別為97±0.5%、 98±0.5%、 96±0.5%和 96 ±0.5%。實(shí)施例2配制質(zhì)量濃度為2%的乙酸水溶液，將相對(duì)分子質(zhì)量為30萬、脫乙酰化度為98%的 殼聚糖溶于乙酸水溶液中，配成濃度為45g/L的溶液；取MmL上述殼聚糖的乙酸溶液， 加入濃度為0.15mol/L的硝酸銀水溶液lmL，攪拌30min后再加入濃度為0.3mol/L的NaBH4水溶液lmL，繼續(xù)攪拌2h得到復(fù)合膠乳。取上述復(fù)合膠乳與相同濃度即45 g/L的 PEO乙酸溶液，按照復(fù)合膠乳與PEO乙酸溶液的體積比為1 : 1相混和，配成濃度為 5。/0(w/v)的靜電紡絲溶液。向帶有內(nèi)徑為0.9mm平口針頭的50mL注射器中注入以上紡絲 溶液，將注射器固定在微量注射泵上，在距離針頭15cm處放置接地的金屬轉(zhuǎn)鼓接收裝 置。將針頭與13kV高壓直流電源相連，設(shè)定溶液流量為O.lmUh進(jìn)行靜電紡絲。經(jīng)96h 后將接收轉(zhuǎn)鼓上收集到的直徑為60nm 150nm的超細(xì)纖維膜取下，于45。C 55。C和真 空度為200Pa條件下真空干燥12h。將上述得到的電紡膜在30mL (濃度為25g/L)戊二醛 溶液的蒸氣中于37°C溫度下，進(jìn)行交聯(lián)處理，即可得到高抗菌性的銀/殼聚糖納米復(fù)合 纖維膜。用此條件制備的銀/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的厚度為19pm，孔隙率為82%，拉 伸模量為lOOMPa，拉伸強(qiáng)度為5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為78%。將制備的抗菌膜用于抗菌測(cè) 試，測(cè)試方法同例1。大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的致死率 分別為97±0.5%、 97±0.5%、 93±0.5%和93±0.5%。實(shí)施例3配制質(zhì)量濃度為2%的乙酸水溶液，將相對(duì)分子質(zhì)量為40萬、脫乙?；葹?5%的 殼聚糖溶于乙酸水溶液中，配成濃度為60g/L的溶液；取20mL上述殼聚糖的乙酸溶液， 加入濃度為0.05mol/L的硝酸銀水溶液lmL，攪拌30min后再加入濃度為O.lmol/L的 NaBH4水溶液lmL，繼續(xù)攪拌2h得到復(fù)合膠乳。取上述復(fù)合膠乳與相同濃度即60g/L的 PEO乙酸溶液，按照復(fù)合膠乳與PEO乙酸溶液的體積比為3:2相混和，配成濃度為 60/。(w/v)的靜電紡絲溶液。向帶有內(nèi)徑為0.9mm平口針頭的50mL注射器中注入以上紡絲 溶液，將注射器固定在微量注射泵上，在距離針頭15cm處放置接地的金屬轉(zhuǎn)鼓接收裝 置。將針頭與10kV高壓直流電源相連，設(shè)定溶液流量為0.05mL/h進(jìn)行靜電紡絲。經(jīng) 96h后將接收轉(zhuǎn)鼓上收集到的直徑為80nm 200nm的超細(xì)纖維膜取下，于45。C 55。C 和真空度為200Pa條件下真空干燥12h。將上述得到的電紡膜在30mL (濃度為25g/L)戊 二醛溶液的蒸氣中于37°C溫度下，進(jìn)行交聯(lián)處理，即可得到高抗菌性的銀/殼聚糖納米 復(fù)合纖維膜。用此條件制備的銀/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的厚度為17pm，孔隙率為 80%,拉伸模量為卯MPa，拉伸強(qiáng)度為5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為82%。將制備的抗菌膜用于 抗菌測(cè)試，測(cè)試方法同例1。大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的 致死率分別為98±0.5%、 98±0.5%、 95±0.5%和95±0.5%。實(shí)施例4配制質(zhì)量濃度為2%的乙酸水溶液，將相對(duì)分子質(zhì)量為20萬、脫乙?；葹?5%的 殼聚糖溶于乙酸水溶液中，配成濃度為60g/L的溶液；取20mL上述殼聚糖的乙酸溶液， 加入濃度為O.lmol/L的硝酸銀水溶液lmL，攪拌30min后再加入濃度為0.2mol/L的NaBH4水溶液lmL,繼續(xù)攪拌2h得到復(fù)合膠乳。取上述復(fù)合膠乳與相同濃度即60g/L的 PEO乙酸溶液，按照復(fù)合膠乳與PEO乙酸溶液的體積比為3 : 2相混和，配成濃度為 6。/c(w/v)的靜電紡絲溶液。向帶有內(nèi)徑為0.8mm平口針頭的50mL注射器中注入以上紡絲 溶液，將注射器固定在微量注射泵上，在距離針頭18cm處放置接地的金屬轉(zhuǎn)鼓接收裝 置。將針頭與13kV高壓直流電源相連，設(shè)定溶液流量為0.1mL/h進(jìn)行靜電紡絲。經(jīng)96h 后將接收轉(zhuǎn)鼓上收集到的直徑為60nm 200nm的超細(xì)纖維膜取下，于45。C 55。C和真 空度為200Pa條件下真空干燥12h。將上述得到的電紡膜在30mL (濃度為25g/L)戊二醛 溶液的蒸氣中于37°C溫度下，進(jìn)行交聯(lián)處理，即可得到高抗菌性的銀/殼聚糖納米復(fù)合 纖維膜。用此條件制備的銀/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的厚度為22pm，孔隙率為82%，拉 伸模量為lOOMPa，拉伸強(qiáng)度為6MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為80%。將制備的抗菌膜用于抗菌測(cè) 試，測(cè)試方法同例1。大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的致死率 分別為97±0.5%、 98±0.5%、 96±0.5%和95±0.5%。實(shí)施例5配制質(zhì)量濃度為2%的乙酸水溶液，將相對(duì)分子質(zhì)量為25萬、脫乙?；葹?0%的 殼聚糖溶于乙酸水溶液中，配成濃度為60g/L的溶液；取20mL上述殼聚糖的乙酸溶液， 加入濃度為0.15mol/L的硝酸銀水溶液lmL，攪拌30min后再加入濃度為0.3moI/L的 NaBH4水溶液lmL，繼續(xù)攪拌2h得到復(fù)合膠乳。取上述復(fù)合膠乳與相同濃度即60g/L的 PEO乙酸溶液，按照復(fù)合膠乳與PEO乙酸溶液的體積比為2 : 1相混和，配成濃度為 6。/0(w/v)的靜電紡絲溶液。向帶有內(nèi)徑為0.7mm平口針頭的50mL注射器中注入以上紡絲 溶液，將注射器固定在微量注射泵上，在距離針頭18cm處放置接地的金屬轉(zhuǎn)鼓接收裝 置。將針頭與13kV高壓直流電源相連，設(shè)定溶液流量為0.1mL/h進(jìn)行靜電紡絲。經(jīng)96h 后將接收轉(zhuǎn)鼓上收集到的直徑為60nm 150nm的超細(xì)纖維膜取下，于45。C 55。C和真 空度為200Pa條件下真空干燥12h。將上述得到的電紡膜在30mL (濃度為25g/L)戊二醛 溶液的蒸氣中于37°C溫度下，進(jìn)行交聯(lián)處理，即可得到高抗菌性的銀/殼聚糖納米復(fù)合 纖維膜。用此條件制備的銀/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的厚度為20pm，孔隙率為83%，拉 伸模量為120MPa，拉伸強(qiáng)度為6MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為80%。將制備的抗菌膜用于抗菌測(cè) 試，測(cè)試方法同例1。大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的致死率 分別為98±0.5%、 98±0.5%、 96±0.5%和96±0.5%。
權(quán)利要求
1.一種抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜的制備方法，所述的抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜，是由直徑為60nm～200nm的銀/殼聚糖納米纖維構(gòu)成，膜的厚度為50μm～180μm，孔隙率為60％～85％，拉伸模量為20MPa～400MPa，拉伸強(qiáng)度為2MPa～7MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為50％～120％，24h對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌的致死率分別為95％～100％、95％～100％、90％～97％和90％～97％，其制備過程，特征在于包括以下步驟1)將相對(duì)分子質(zhì)量為20萬～40萬、脫乙酰化度為70～98％的殼聚糖溶于質(zhì)量濃度為2％～5％的乙酸水溶液中，配制成質(zhì)量濃度為40g～70g/L的殼聚糖乙酸溶液；2)將硝酸銀溶于水中，配制成濃度為0.05mol/L～0.2mol/L的硝酸銀水溶液；3)將硼氫化鈉溶于水中，配制成濃度為0.1mol/L～0.4mol/L的硼氫化鈉水溶液；4)將氧化乙烯溶于質(zhì)量濃度為2％～5％的乙酸水溶液中，配制成質(zhì)量濃度為40g～70g/L的氧化乙烯乙酸溶液；5)按照殼聚糖乙酸溶液與硝酸銀水溶液及硼氫化鈉水溶液的體積比為20∶1∶1，在殼聚糖乙酸溶液中加入硝酸銀水溶液，攪拌30～40min后再加入硼氫化鈉水溶液，繼續(xù)攪拌1～2h形成復(fù)合膠乳；6)將步驟5)制得的復(fù)合膠乳與步驟4)制得的氧化乙烯乙酸溶液按體積比為2∶1～1∶1進(jìn)行混合，配制成紡絲溶液；7)將步驟6)制得的紡絲溶液注入到靜電紡絲裝置中的注射器中，在電壓為6kV～15kV、溶液流量為0.05mL/h～0.2mL/h、接收距離為5cm～20cm的條件下進(jìn)行靜電紡絲并形成纖維膜，纖維膜在30mL質(zhì)量濃度為25g/L的戊二醛溶液蒸氣中于30℃～40℃溫度下，進(jìn)行交聯(lián)處理，得到抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜的制備方法，屬于納米復(fù)合纖維膜制備技術(shù)。該方法過程包括配制殼聚糖乙酸溶液、硝酸銀水溶液、硼氫化鈉水溶液和氧化乙烯乙酸溶液，按照殼聚糖乙酸溶液與硝酸銀水溶液及NaBH₄水溶液的體積比混合形成復(fù)合膠乳，將復(fù)合膠乳與氧化乙烯乙酸溶液按體積比進(jìn)行混合，配制成紡絲溶液，紡絲溶液注入到靜電紡絲裝置中的注射器中，進(jìn)行靜電紡絲形成纖維膜，纖維膜進(jìn)行交聯(lián)處理，得到抗菌性的銀/殼聚糖納米纖維膜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，制備過程簡(jiǎn)單，制得的膜材料，具有廣譜的殺菌性，24h對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌均具有較高的致死率。
文檔編號(hào)A61L15/42GK101297976SQ20081005355
公開日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者靜 安, 袁曉燕 申請(qǐng)人:天津大學(xué)