本發(fā)明屬于抗菌納米纖維制備領域，具體涉及一種含納米氧化亞銅、絲素蛋白和聚氧化乙烯的抗菌納米纖維(膜)及其制備方法。

背景技術：

絲素蛋白是由蠶繭脫膠而來，是一種自然界非常豐富的天然蛋白質，具有良好的透氣、透濕性、生物相容性、生物可降解性、無免疫原性等優(yōu)異的性能。已被廣泛應用于組織工程領域。靜電紡絲素蛋白納米纖維具有高孔隙率、高比表面積及良好的透濕和透氣性能，已成為皮膚組織再生、傷口治愈及護膚保健的優(yōu)選材料。專利ZL201019063008.1中公開了一種負載有維生素C的絲素蛋白納米纖維的制備方法，其纖維具有護膚功效。專利ZL201210014384.3中公開了負載維生素E和同時負載維生素A與維生素E的絲素蛋白納米纖維的制備方法，用于人工皮膚、醫(yī)用敷料、止血材料、護膚產品等。專利ZL201310301928.9中開了負載維生素C的絲素蛋白/透明質酸復合納米纖維的制備方法，用于皮膚再生、醫(yī)用敷料、護膚產品等。

為了防止傷口感染及細菌侵入，賦予絲素蛋白納米纖維膜具有良好的抗菌性能顯得尤為重要。公開號為CN101187089A的專利申請中公開了絲素蛋白與聚乙烯醇共混抗菌納米纖維及其制備方法，是在絲素蛋白與聚乙烯醇的共混溶液里加入硝酸銀溶液進行靜電紡絲，然后進行加熱處理得到具有抗菌性能的納米纖維。然而銀離子抗菌雖然效果好，但是價格高、成本難以控制，且易變色。

而納米氧化亞銅是一種新型抗菌劑，相對于銀離子，成本低，且無毒，其抗菌作用源于納米氧化亞銅可與微生物中的SH-、-S-S鍵反應生成相應的巰基銅化合物，擾亂微生物的生理反應，導致微生物死亡，同時納米氧化亞銅還具有很強的吸附性能，可以吸附在細菌表面，破環(huán)細胞壁和細胞膜，滲透進細胞體內，導致細菌的死亡。

而目前，本領域還沒有將納米氧化亞銅與絲素蛋白相結合、制備一種可紡性好、成本低且環(huán)境友好的抗菌納米纖維的報道。

技術實現要素：

本發(fā)明針對現有技術的上述不足，提供一種成本低，操作簡單，適合工業(yè)化生產，得到的產品可應用于醫(yī)用傷口敷料、止血材料、防粘連膜、護膚品等的抗菌納米纖維(膜)。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：一種抗菌納米纖維(膜)，該纖維的制備原料主要包括納米氧化亞銅、絲素蛋白和聚氧化乙烯。

采用上述三種組分作為制備本發(fā)明抗菌納米纖維的主要原料，其中的納米氧化亞銅是一種新型抗菌劑，相對于銀離子，成本低，且無毒，其抗菌作用源于納米氧化亞銅可與微生物中的SH-、-S-S鍵反應生成相應的巰基銅化合物，擾亂微生物的生理反應，導致微生物死亡，同時納米氧化亞銅還具有很強的吸附性能，可以吸附在細菌表面，破環(huán)細胞壁和細胞膜，滲透進細胞體內，導致細菌的死亡；其中的聚氧化乙烯可以大大增加材料的可紡性，提高最終納米纖維的穩(wěn)定性和纖維的成型性；而絲素蛋白具有良好的透氣、透濕性、生物相容性、生物可降解性、無免疫原性等優(yōu)異的性能，與納米氧化亞銅和聚氧化乙烯相互作用、相互協同，獲得的納米纖維具有優(yōu)異的抗菌性能、且應用范圍廣泛。

作為優(yōu)選，本發(fā)明上述的抗菌納米纖維，制備該纖維的主要原料的重量比組成為：納米氧化亞銅0.2-2.5份，絲素蛋白88.0-93.0份，聚氧化乙烯4.5-9.0份。

本發(fā)明還提供一種上述抗菌納米纖維的制備方法，步驟包括：

(1)將納米氧化亞銅超聲分散于水中，然后加入絲素蛋白攪拌混合、溶解得到含納米氧化亞銅的絲素蛋白溶液；

(2)將聚氧化乙烯溶于水中，攪拌溶解得到聚氧化乙烯溶液；

(3)將含納米氧化亞銅的絲素蛋白溶液和聚氧化乙烯溶液混合，得到含納米氧化亞銅、絲素蛋白和聚氧化乙烯的混合溶液；

(4)將步驟(3)獲得的含納米氧化亞銅、絲素蛋白和聚氧化乙烯的混合溶液通過靜電紡絲，得到納米纖維抗菌膜。

本發(fā)明步驟(1)制備的含納米氧化亞銅的絲素蛋白溶液，首先納米氧化亞銅水溶液的濃度為0.05-0.5％，然后加入的絲素蛋白與納米氧化亞銅的質量比為40-400:1。

本發(fā)明步驟(2)制備的聚氧化乙烯溶液的濃度為2-4％(100克水中加2-4克聚氧化乙烯)。

本發(fā)明步驟(2)中聚氧化乙烯的重均分子量為100-150萬(由于如果分子量太低，力學強度不夠，可紡性差；限定上述重均分子量大小，可以保證本發(fā)明的纖維更為穩(wěn)定的可紡性)。

本發(fā)明步驟(3)制備含納米氧化亞銅的絲素蛋白和聚氧化乙烯混合溶液：將含納米氧化亞銅的絲素蛋白溶液和聚氧化乙烯溶液混合，得到含納米氧化亞銅的絲素蛋白和聚氧化乙烯混合溶液。

本發(fā)明步驟(3)中含納米氧化亞銅的絲素蛋白溶液與聚氧化乙烯溶液的體積比優(yōu)選的可以為1-3：1。

本發(fā)明步驟(4)中的靜電紡絲參數為：紡絲電壓：10-12千伏；紡絲速率：0.5-1.2毫升/小時；接收距離：150-200毫米。

本發(fā)明的絲素蛋白雖然可以采用市售產品，但是經過如下步驟自己制備的絲素蛋白，經過使用對比可以發(fā)現，相對比于現有市售的具有分子量均一，紡絲效果好的優(yōu)勢，具體的制備過程包括：先將蠶繭加入到Na₂CO₃的水溶液中、煮沸，此過程重復處理多次；然后用蒸餾水洗凈、干燥，得到脫膠后的蠶絲纖維；以CaCl₂、C₂H₅OH、H₂O配制三元溶劑，將蠶絲纖維置于70℃的水浴鍋內恒溫水解，得到完全溶解的棕黃色的蠶絲纖維水解溶液；水解溶液裝入透析袋中，用蒸餾水透析，將透析好的蠶絲纖維水解溶液放入－80℃預凍，然后在-58℃冷凍干燥至干，得到白色，疏松的多孔、海綿狀的絲素蛋白。

本發(fā)明的Na₂CO₃的水溶液質量濃度可以為0.01-1％；CaCl₂、C₂H₅OH、H₂O的摩爾比優(yōu)選的可以為1:1-3:5-10，進一步的摩爾比為1:2:8。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果

(1)本發(fā)明從仿生細胞外基質的結構出發(fā)，加入少量的納米氧化亞銅抗菌劑，賦予絲素蛋白納米纖維良好的抗菌性能，可用于醫(yī)用傷口敷料、止血材料、防粘連膜、護膚品等。

(2)本發(fā)明的絲素蛋白的資源豐富，納米氧化亞銅抗菌劑具有良好的抗菌性能，而靜電紡又是制備納米纖維最簡單、最便利的方法，易于實現工業(yè)化生產，具有很強的應用價值。

(3)本發(fā)明無論是絲素蛋白的提取、還是整個靜電紡絲過程中都不涉及任何對環(huán)境和人類健康不友好的物質，是純綠色的生產過程；制備方法簡單、無污染、成本低，易控制。

(5)本發(fā)明以水為溶劑，采用靜電紡絲的方法制備一種含納米氧化亞銅絲素蛋白/聚氧化乙烯抗菌納米纖維，能仿生天然細胞外基質的結構，且賦予納米纖維的抗菌功能，可廣泛應用于傷口敷料、防粘連膜、護膚品等。

附圖說明

圖1為納米氧化亞銅的掃描電鏡照片。

圖2為含納米氧化亞銅的絲素蛋白/聚氧乙烯抗菌納米纖維(膜)的掃描電鏡照片。

具體實施方式

實施例1

先將100克蠶繭加入到1升0.5w/v％Na₂CO₃水溶液中，煮沸30min，重復處理三次，用蒸餾水充分洗凈，洗凈后放入45℃的干燥箱中烘干,得到脫膠后的蠶絲纖維；以CaCl₂:C₂H₅OH:H₂O＝1:2:8的摩爾比配制三元溶劑，將蠶絲纖維以1:10的浴比，置于70℃的水浴鍋內恒溫水解1h，得到完全溶解的棕黃色的蠶絲纖維水解溶液；水解液裝入透析袋中，用蒸餾水透析72h，將透析好的蠶絲纖維水解溶液放入－80℃預凍12h，然后在-58℃冷凍干燥至干，得到白色，疏松的多孔、海綿狀的絲素蛋白；本發(fā)明上述步驟制備的絲素蛋白相對比于現有市售的具有分子量均一，紡絲效果好的優(yōu)勢。

將0.05克納米氧化亞銅粉末(如附圖1所示，本發(fā)明采用的納米氧化亞銅的掃描電鏡圖，該圖片充分證實氧化亞銅是納米級的，如果不是納米級的，抗菌效果就并不理想)分散于10毫升去離子水中，超聲2小時，加入2.0克絲素蛋白攪拌至完全溶解得到絲素蛋白溶液；將0.2克聚氧化乙烯溶于10毫升去離子水中，攪拌至完全溶解，得到質量分數為2.0％的聚氧化乙烯溶液，將10mL含納米氧化亞銅的絲素蛋白溶液與10mL聚氧化乙烯溶液混合，使兩種溶液的質量比為1：1，然后進行靜電紡絲，紡絲條件：電壓，12千伏；接收距離，150毫米；紡絲速率，0.8毫升/小時，得到平均纖維直徑為207-305納米的抗菌納米纖維膜。

實施例2

將0.01克納米氧化亞銅粉末分散于10毫升去離子水中，超聲2小時，加入施例一制備的絲素蛋白2.0克攪拌至完全溶解得到絲素蛋白溶液；將0.2克聚氧化乙烯溶于10毫升去離子水中，攪拌至完全溶解，得到質量分數為2.0％的聚氧化乙烯溶液，將10mL含納米氧化亞銅的絲素蛋白溶液與10mL聚氧化乙烯溶液混合，使兩種溶液的質量比為1：1，然后進行靜電紡絲，紡絲條件：電壓，12千伏；接收距離，150毫米；紡絲速率，0.8毫升/小時，得到平均纖維直徑為289±70納米的抗菌納米纖維膜。

實施例3

將0.005克納米氧化亞銅粉末分散于10毫升去離子水中，超聲2小時，加入施例一制備的絲素蛋白2.0克攪拌至完全溶解得到體積質量分散為20.0％的絲素蛋白溶液；將0.2克聚氧化乙烯溶于10毫升去離子水中，攪拌至完全溶解，得到質量分數為2.0％的聚氧化乙烯溶液，將10mL含納米氧化亞銅的絲素蛋白溶液與10mL聚氧化乙烯溶液混合，使兩種溶液的質量比為1：1，然后進行靜電紡絲，紡絲條件：電壓，12千伏；接收距離，150毫米；紡絲速率，0.8毫升/小時，得到平均纖維直徑為337±62納米的抗菌納米纖維膜。

抗菌實驗前，抗菌納米纖維膜用75％的乙醇蒸汽處理，既使絲素蛋白的構象有無規(guī)結構(溶于水)轉變成β-折疊結構(不溶于水)，又起到滅菌的作用。不含納米氧化亞銅的絲素蛋白/聚氧化乙烯納米纖維膜作為對照樣。采用GB 15979-2002一次性使用衛(wèi)生用品衛(wèi)生標準，檢測上述實施例制備的含一種含納米氧化亞銅絲素蛋白/聚氧化乙烯抗菌納米纖維膜的抗菌性能指標。結果如表1.附錄C5非溶出性抗(抑)菌產品性能試驗方法。抑菌率的計算：X＝(A–B)/A*100％。式中：X—抑菌率(％)，A—被試樣品振蕩前平均菌落數；B—被試樣品振蕩后平均菌落數。評價標準：不加樣片組的菌落數在1*10⁴-9*10⁴cfu/mL之間，且樣品振蕩前后平均菌落數差值在10％以內，試驗有效；被試樣片組抑菌率與對照樣片組抑菌率的差值＞26％，產品具有抗菌作用。

表1本發(fā)明實施例含納米氧化亞銅的絲素蛋白/聚氧化乙烯復合納米纖維膜的抗菌性能

從上表可知，本發(fā)明的納米纖維具有有益的抗菌作用；此外，如附圖2所示，為本發(fā)明實施例制備的抗菌納米纖維的掃描電鏡照片，從該圖片可以證實本發(fā)明制備的是納米纖維膜，該納米纖維膜能仿生天然細胞外基質的結構，具有大的比表面積、高的孔隙率。具有良好的透氣、透濕性，有利于傷口的愈合。