一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，首先配置用于溶解殼聚糖的混合溶劑；然后將殼聚糖和超高分子量聚氧化乙烯加入到所述混合溶劑中，加熱并攪拌；再將混合溶液超聲震蕩，并進一步加熱，制得紡絲溶液；最后利用所制得的紡絲溶液，采用靜電紡絲的方法，制備得抗菌傷口敷料。混合溶劑由納米銀溶液、二甲亞砜、醋酸和表面活性劑配制而成。本發明提供的方法操作簡便、可重復性好，所制備的抗菌傷口敷料具有納米纖維結構，可以誘導細胞的增殖、粘附、鋪展和轉移，具有良好的抗菌作用和生物相容性，仿生的人工皮膚具有與天然皮膚相似的結構，可以很好的治愈糖尿病引起的感染，在糖尿病潰瘍性傷口的治療中有巨大的應用潛力。
【專利說明】
一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，屬于組織工程和生物制造技術領域。【背景技術】
[0002]糖尿病感染是長期且很難治愈的并發癥，由于臨床上糖尿病患者皮膚易受損，損傷后愈合遲緩，愈后創面反復發作，致使創面呈現炎癥修復過度障礙，肉芽形成不良導致組織脆弱和上皮化遲滯等病理表現。同時，長期的慢性創面感染持續存在，尤其合并綠膿假單胞菌感染，局部肉芽老化，包膜纖維化致創面不易愈合。一般認為，神經病變、缺血和創傷是形成糖尿病創面難愈的致病三要素。目前基礎研究和臨床實踐證實，神經、血管、免疫、代謝等糖尿病內源性改變和感染、創傷、壓力等外源性因素共同導致了糖尿病創面難愈的發生， 各種致病因素之間的彼此關聯和相互作用，構成了糖尿病創面復雜的病理生理事件。糖尿病潰瘍易并發感染，其感染范圍往往可由表淺的皮膚潰瘍擴展到廣泛的壞疽。大多數感染是多種細菌并存的感染。糖尿病患者因機體營養物質代謝障礙，皮膚易受壓力損傷，形成壓力性潰瘍，且愈后遲緩，易反復發作。異常細胞和細胞因子/趨化因子是阻礙糖尿病傷口修復的主要原因。因此，制備一種新型且有效治愈糖尿病患者感染的敷料顯得尤為重要。一般來說，理想的敷料應能夠提供傷口愈合所需要的濕潤的環境，避免二次感染，能移走滲出液和促進組織再生。然而目前為止，沒有一種敷料可以很好的治愈糖尿病引起的感染。在過去的十年中，傷口敷料有巨大的需求，但很少可以滿足促進傷口愈合和保護傷口的作用。新的且有效的治愈長期感染和燒傷的敷料仍然在探索中。天然材料因其具有高的吸水性和無毒性受到越來越多的關注和研究，此外，還可以將活性因子加入到材料當中。天然材料一般來自微生物、動物和植物中的蛋白質或者多糖。
[0003]靜電紡是一種在高壓電場的作用下將聚合物制備成納米纖維的技術，由于它的多功能性和高效性，靜電紡已廣泛應用于制備各種功能納米纖維。電紡納米纖維膜具有許多顯著的特性，如較大的比表面積、納米尺寸的孔徑、靈活的物理/化學改性等。因其特有的性質和功能已被應用于醫藥、生物技術、過濾、膜技術、功能紡織品、傳感器、能源等領域。
[0004]然而單純的殼聚糖溶液很難進行靜電紡絲。有研究認為導致殼聚糖溶液進行靜電紡絲非常困難的原因可能是殼聚糖作為陽離子聚合物，在施加了高壓靜電以后，主鏈上離子之間會發生排斥，該排斥力會阻礙纖維的形成。許多研究者通過將殼聚糖與各種材料共混以后進行靜電紡絲，然而一旦殼聚糖含量高于60%，就很難得到纖維形貌良好的連續殼聚糖納米纖維。
[0005]有鑒于此，本發明旨在通過制備出一種靜電紡高殼聚糖含量的含銀抗菌傷口敷料，最終的目標是可以提供一個理想的結構去替代天然的細胞質基質。因納米纖維膜具有的較大的比表面積和微孔結構，可以誘導纖維細胞粘附到真皮層，并產生一些重要的細胞外基質成分，如膠原蛋白和細胞因子等，從而修復受損組織。并應用于糖尿病潰瘍性傷口的治療。
【發明內容】

[0006]本發明要解決的技術問題是如何制備一種可以很好的治愈糖尿病引起的感染的抗菌傷口敷料。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征在于，該方法由以下4個步驟組成:
[0008]步驟1:配制用于溶解殼聚糖的混合溶劑；
[0009]步驟2:將殼聚糖和超高分子量聚氧化乙烯加入到所述混合溶劑中，加熱并攪拌；
[0010]步驟3:將步驟2所得混合溶液超聲震蕩，并進一步加熱，制得紡絲溶液；
[0011]步驟4:利用步驟3所制得的紡絲溶液，采用靜電紡絲的方法，制備得抗菌傷口敷料。[0〇12] 優選地，所述步驟1中，混合溶劑由納米銀溶液、二甲亞砜、醋酸和表面活性劑配制而成。
[0013] 更優選地，所述表面活性劑為Triton X-100TM。[〇〇14] 更優選地，所述納米銀溶液、二甲亞砜、醋酸和表面活性劑配制的比例為(290-295):(35-40):(8-9):(1-1.2)〇
[0015]進一步地，所述納米銀溶液的制備方法為:
[0016]步驟A、蒸餾水用NaOH調節pH至11 ? 5-12,作為溶劑；
[0017]步驟B、在步驟A所得溶劑中加入羧甲基殼聚糖，配制質量百分比濃度為0.1%-0.5%的羧甲基殼聚糖溶液；
[0018]步驟C、在加熱攪拌的同時，向羧甲基殼聚糖溶液中逐滴加入AgN〇3至溶液顏色變黃；
[0019]步驟D、繼續加熱攪拌，即制得納米銀溶液。
[0020]更進一步地，所述步驟C中，加熱溫度為50?70°C，攪拌轉速為600?700rpm。
[0021]更進一步地，所述步驟B中，量取10ml羧甲基殼聚糖溶液于透明玻璃瓶;所述步驟C 中，向透明玻璃瓶內的羧甲基殼聚糖溶液中加入的AgN03為1.5?1.7M。[〇〇22] 更進一步地，所述步驟D中，繼續加熱攪拌1?3h后取出，避光保存備用。[〇〇23] 優選地，所述步驟1中，混合溶劑由去離子水、二甲亞砜、醋酸和表面活性劑配制而成。[〇〇24] 更優選地，所述去離子水、二甲亞砜、醋酸和表面活性劑配制的比例為(290-295): (35-40):(8-9):(1-1.2)〇[〇〇25]優選地，所述步驟2中，殼聚糖和超高分子量聚氧化乙烯的總濃度為3%?5%。 [〇〇26]優選地，所述步驟2中，紡絲溶液中殼聚糖和超高分子量聚氧化乙烯的比例可以自主設定。
[0027] 優選地，所述步驟3中，進一步加熱是在50度以上烘箱中加熱15分鐘。[〇〇28]優選地，所述步驟4中，紡絲電壓為10?15kV，針頭與接收板之間的距離為12? 15cm，推進栗的推進速度為0.10?0.15mm/h，紡絲環境溫度為35?40 °C。[〇〇29]優選地，所述步驟4中，抗菌傷口敷料需經過戊二醛蒸汽交聯24小時。
[0030]優選地，所得抗菌傷口敷料的尺寸可根據所需修復傷口的大小而定。
[0031]本發明通過引入超高分子量聚氧化乙烯，制備得到殼聚糖含量非常高(最高可達 95%)的靜電紡含銀納米纖維，纖維具有良好的形貌，作為抗菌傷口敷料，可以提供一個理想的結構替代天然的細胞質基質。因納米纖維膜具有較大的比表面積和微孔結構，可以誘導纖維細胞粘附到真皮層，并產生一些重要的細胞外基質成分，如膠原蛋白和細胞因子等， 從而修復受損組織。同樣，具有抗菌特性的殼聚糖和納米銀協同作用，可以有效地抑制大腸桿菌的生長。
[0032]本發明提供的方法操作簡便、可重復性好，所制備的含銀殼聚糖抗菌傷口敷料具有納米纖維結構，可以誘導細胞的增殖、粘附、鋪展和轉移，具有良好的抗菌作用和生物相容性，仿生的人工皮膚具有與天然皮膚相似的結構，可以很好的治愈糖尿病引起的感染，在糖尿病潰瘍性傷口的治療中有巨大的應用潛力。【附圖說明】
[0033]圖1為實施例1所制備的納米銀溶液的透射電鏡圖(a)及其粒徑分布圖(b);[〇〇34]圖2為實施例1中殼聚糖/聚氧化乙烯質量比為80/20含銀納米纖維SEM圖；[〇〇35]圖3為實施例1中殼聚糖/聚氧化乙烯質量比為80/20的含銀納米纖維對于大腸桿菌的抑菌圈圖片；[〇〇36]圖4為實施例2中殼聚糖/聚氧化乙烯質量比為80/20的不含銀納米纖維SEM圖； [〇〇37]圖5為實施例2中殼聚糖/聚氧化乙烯質量比為80/20的不含銀納米纖維對于大腸桿菌的抑菌圈圖片；[〇〇38]圖6為實施例3中殼聚糖/低分子量聚氧化乙烯質量比為80/20的不含銀納米纖維 SEM 圖。【具體實施方式】
[0039]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0040]實施例1[0041 ]首先制備納米銀溶液，納米銀溶液的制備方法為:
[0042]六、蒸餾水用恥011調節?11至11.5;
[0043]B、配制質量百分比濃度為0.2%的羧甲基殼聚糖溶液，量取10ml溶液于透明玻璃瓶；[〇〇44] C、設置溫度70°C，攪拌轉速700rpm，逐滴加入1.7M AgN03至溶液顏色變黃；[〇〇45] D、加熱攪拌lh后取出，避光保存備用。
[0046]所制備的納米銀溶液的透射電鏡圖如圖1 (a)所示，所制備的納米銀溶液的的粒徑分布如圖1(b)所示。[〇〇47]靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法如下:[〇〇48](1)將納米銀溶液，二甲亞砜，醋酸，表面活性劑按照290:35:8:1比例配成混合溶劑待用；
[0049](2)分別稱取0.48g的殼聚糖和0.12g的超高分子量聚氧化乙烯，加入到上述混合溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜；
[0050](3)第二天將溶液超聲震蕩，然后放在50度以上烘箱中加熱15分鐘左右；
[0051](4)設置靜電紡絲參數分別為紡絲電壓為15kV，針頭與接收板之間的距離為15cm， 推進栗的推進速度為0.15mm/h，紡絲環境溫度為40°C。[〇〇52]根據所需敷料的大小制作接收裝置，并進行靜電紡絲。可以得到纖維形貌良好的殼聚糖含銀敷料。經過戊二醛蒸汽交聯24小時，得到靜電紡高殼聚糖含量的含銀抗菌傷口敷料。圖2為該敷料的掃描電鏡圖片，可以觀察到光滑連續的納米纖維結構。對該種含銀敷料進行抗菌實驗，如圖3所示，由圖3可見，含銀抗菌敷料對大腸桿菌有很好的抗菌效果。
[0053] 實施例2[〇〇54](1)將去離子水，二甲亞砜，醋酸，表面活性劑按照290:35:8:1比例配成混合溶劑待用；[〇〇55](2)分別稱取0.42g的殼聚糖和0.18g的超高分子量聚氧化乙烯，加入到上述混合溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜；
[0056](3)第二天將溶液超聲震蕩，然后放在50度以上烘箱中加熱15分鐘左右；
[0057](4)設置靜電紡絲參數分別為紡絲電壓為15kV，針頭與接收板之間的距離為15cm， 推進栗的推進速度為0.15mm/h，紡絲環境溫度為40°C。[〇〇58]根據所需敷料的大小制作接收裝置，并進行靜電紡絲。可以得到纖維形貌良好的不含有納米銀的殼聚糖敷料。圖4為該敷料的掃描電鏡圖片，同樣可以觀察到光滑連續的納米纖維結構。對該種不含銀敷料進行抗菌實驗，如圖5所示，由圖5可見，其對于大腸桿菌的抗菌效果不如含銀敷料好。[〇〇59] 實施例3[〇〇6〇](1)將去離子水，二甲亞砜，醋酸，表面活性劑按照290:35:8:1比例配成混合溶劑待用；
[0061](2)分別稱取0.30g的殼聚糖和0.30g的低分子量聚氧化乙烯，加入到上述混合溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜；[〇〇62](3)第二天將溶液超聲震蕩，然后放在50度以上烘箱中加熱15分鐘左右；[0〇63](4)設置靜電紡絲參數分別為紡絲電壓為15kV，針頭與接收板之間的距離為15cm，推進栗的推進速度為0.15mm/h，紡絲環境溫度為40°C。
[0064]根據所需敷料的大小制作接收裝置，并進行靜電紡絲。圖6為該敷料的掃描電鏡圖片，可以觀察到非常多的串珠結構，紡絲過程中滴液非常嚴重，難以形成連續的納米纖維結構。[〇〇65]可見不能采用低分子量聚氧化乙烯，必須采用超高分子量聚氧化乙烯。
[0066]實施例4
[0067]首先制備納米銀溶液，納米銀溶液的制備方法為:
[0068]A、蒸餾水用NaOH調節pH至12;
[0069]B、配制質量百分比濃度為0.5%的羧甲基殼聚糖溶液，量取10ml溶液于透明玻璃瓶；
[0070]C、設置溫度50°C，攪拌轉速600rpm，逐滴加入1.5M AgN〇3至溶液顏色變黃；
[0071]D、加熱攪拌3h后取出，避光保存備用。
[0072]可以得到如實施例1所示的納米銀溶液，透射電鏡結果顯示其具有與實施例1中的納米銀相同的粒徑大小及其分布。[〇〇73]靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法如下:[〇〇74](1)將納米銀溶液，二甲亞砜，醋酸，表面活性劑按照295:40:9:1.2比例配成混合溶劑待用；[〇〇75](2)分別稱取0.50g的殼聚糖和0.10g的超高分子量聚氧化乙烯，加入到上述混合溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜；
[0076](3)第二天將溶液超聲震蕩，然后放在50度以上烘箱中加熱15分鐘左右；[〇〇77](4)設置靜電紡絲參數分別為紡絲電壓為10kV，針頭與接收板之間的距離為10cm，推進栗的推進速度為0.l〇mm/h，紡絲環境溫度為35°C。
[0078]根據所需敷料的大小制作接收裝置，并進行靜電紡絲。可以得到纖維形貌良好的殼聚糖含銀敷料。經過戊二醛蒸汽交聯24小時，得到靜電紡高殼聚糖含量的含銀抗菌傷口敷料。該敷料的掃描電鏡圖片可以觀察到如實施例1所示的光滑連續的納米纖維結構。對該種含銀敷料進行抗菌實驗，對大腸桿菌也顯示出很好的抗菌效果。[〇〇79] 實施例5[〇〇8〇]首先制備納米銀溶液，納米銀溶液的制備方法為:[0081 ]4、蒸餾水用恥011調節?11至11.7;
[0082] B、配制質量百分比濃度為0.1 %的羧甲基殼聚糖溶液，量取10ml溶液于透明玻璃瓶；[〇〇83] C、設置溫度60°C，攪拌轉速650rpm，逐滴加入1.6M AgN03至溶液顏色變黃；[〇〇84] D、加熱攪拌2h后取出，避光保存備用。
[0085]可以得到如實施例1所示的納米銀溶液，透射電鏡結果顯示其具有與實施例1中的納米銀相同的粒徑大小及其分布。
[0086]靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法如下:[〇〇87](1)將納米銀溶液，二甲亞砜，醋酸，表面活性劑按照292: 37:8.5:1.1比例配成混合溶劑待用；[〇〇88](2)分別稱取0.52g的殼聚糖和0.08g的超高分子量聚氧化乙烯，加入到上述混合溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜；[〇〇89](3)第二天將溶液超聲震蕩，然后放在50度以上烘箱中加熱15分鐘左右；[〇〇9〇](4)設置靜電紡絲參數分別為紡絲電壓為12kV，針頭與接收板之間的距離為13cm，推進栗的推進速度為0.12_/h，紡絲環境溫度為37°C。
[0091]根據所需敷料的大小制作接收裝置，并進行靜電紡絲。可以得到纖維形貌良好的殼聚糖含銀敷料。經過戊二醛蒸汽交聯24小時，得到靜電紡高殼聚糖含量的含銀抗菌傷口敷料。該敷料的掃描電鏡圖片可以觀察到如實施例1所示的光滑連續的納米纖維結構。對該種含銀敷料進行抗菌實驗，對大腸桿菌也顯示出很好的抗菌效果。
【主權項】
1.一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征在于:該方法由以下4 個步驟組成:步驟1:配置用于溶解殼聚糖的混合溶劑；步驟2:將殼聚糖和超高分子量聚氧化乙烯加入到所述混合溶劑中，加熱并攪拌；步驟3:將步驟2所得混合溶液超聲震蕩，并進一步加熱，制得紡絲溶液；步驟4:利用步驟3所制得的紡絲溶液，采用靜電紡絲的方法，制備得抗菌傷口敷料。2.如權利要求1所述的一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征 在于:所述步驟1中，混合溶劑由納米銀溶液、二甲亞砜、醋酸和表面活性劑配制而成。3.如權利要求2所述的一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征 在于:所述納米銀溶液、二甲亞砜、醋酸和表面活性劑配制的比例為(290-295):(35-40): (8-9):(1-1.2)〇4.如權利要求2或3所述的一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特 征在于，所述納米銀溶液的制備方法為:步驟A、蒸餾水用NaOH調節pH至11.5-12，作為溶劑；步驟B、在步驟A所得溶劑中加入羧甲基殼聚糖，配制質量百分比濃度為0.1%-0.5%的 羧甲基殼聚糖溶液；步驟C、在加熱攪拌的同時，向羧甲基殼聚糖溶液中逐滴加入AgN03至溶液顏色變黃；步驟D、繼續加熱攪拌，即制得納米銀溶液。5.如權利要求4所述的一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征 在于:所述步驟C中，加熱溫度為50?70°C，攪拌轉速為600?700rpm;所述步驟D中，繼續加 熱攪拌時間為1?3h。6.如權利要求1所述的一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征 在于:所述步驟1中，混合溶劑由去離子水、二甲亞砜、醋酸和表面活性劑配制而成。7.如權利要求6所述的一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征 在于:所述去離子水、二甲亞砜、醋酸和表面活性劑配制的比例為(290-295):(35-40):(8-9):(1-1.2)〇8.如權利要求1所述的一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征 在于:所述步驟2中，殼聚糖和超高分子量聚氧化乙烯的總濃度為3%?5%。9.如權利要求1所述的一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征 在于:所述步驟4中，紡絲電壓為10?15kV，針頭與接收板之間的距離為12?15cm，推進栗的 推進速度為0.10?〇.15mm/h，紡絲環境溫度為35?40°C。10.如權利要求1所述的一種靜電紡高殼聚糖含量的抗菌傷口敷料的制備方法，其特征 在于:所述步驟4中，抗菌傷口敷料需經過戊二醛蒸汽交聯。
【文檔編號】A61L15/28GK105944134SQ201610353226
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】莫秀梅, 周香香, 于奎, 朱同賀, 吳俁, 王娟, 穆罕默德阿薩
【申請人】東華大學