CN101580978B - 一种海洋生物抗菌纳米纤维及其制备方法 - Google Patents

一种海洋生物抗菌纳米纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种海洋生物抗菌纳米纤维及其制备方法，其组分包括：胶原蛋白、聚乙烯醇和电触杀纳米高价银氧化物，其质量比为20∶20∶0.001；其制备包括：(1)制备电触杀纳米高价银氧化物颗粒抗菌溶液；(2)制备草鱼皮的胶原蛋白溶液；(3)制备胶原蛋白和聚乙烯醇(PVA)的混合抗菌纺丝溶液；(4)将上述混合溶液进行静电纺丝，即得海洋生物抗菌纳米纤维。该纤维加入了草鱼皮组织中的胶原蛋白和电触杀纳米高价银氧化物，使其具有良好的皮肤亲和性及杀菌特性；且制备方法操作简单，原料来源广泛，成本低，适用于工业化生产。

Description

一种海洋生物抗菌纳米纤维及其制备方法
技术领域
本发明属抗菌纳米纤维及其制备领域，特别是涉及一种海洋生物抗菌纳米纤维及其制备方法。
背景技术
近年来，由于皮的来源受制革工业的影响，加之疯牛病、口蹄疫等传染性疾病的发生和流行，人们对来源于陆生牲畜的胶原蛋白安全性产生了怀疑。不少发达国家已经禁止使用从牛皮和牛骨中提取的胶原蛋白。同时，陆生牲畜来源的胶原蛋白在信仰伊斯兰教、回教等地区的应用受到限制。为此，本课题组将关注的焦点转向了尚未进行有效产业化开发的海洋动物胶原。可以预测，来源于鱼皮、鱼鳞等海洋水产品加工废弃物中的胶原蛋白由于其独特的性质而将成为组织工程用新颖生物医用材料。应用海洋鱼类来源的胶原蛋白进行组织工程用生物材料的研究，不仅可借鉴陆生动物胶原的研究方法和研究经验，而且本课题组通过初步研究发现水产加工废弃物中提取的胶原蛋白含有丰富的甘氨酸8％)、脯氨酸(12％)及羟脯氨酸(9％)，并具有典型的α-三螺旋结构。而利用海洋鱼类加工废弃物制备高质量的胶原蛋白生物医用材料的研究报道甚少。
用于组织工程细胞支架的制备方法主要包括：纤维黏结、溶剂浇铸/粒子沥滤、乳化/冻干、气体发泡、相分离、自组装、快速成型(rapid prototyping)和静电纺丝(简称电纺，electros pining)方法和技术，其中相分离、自组装和电纺可用于以制备纳米级细胞支架。尤其是生长因子、细胞调控因子甚至活细胞；而且制备的支架具有较高的孔隙率和较好的孔道连通。通过调节加工参数，电纺纳米纤维的孔隙率可达90％左右，能够满足细胞生长对材料孔隙率的要求，由纳米纤维层层堆积而成的结构也确保了支架具有良好的孔道连通性。这些都为细胞的生存提供了良好的微环境，有利于细胞的粘附、分化、增殖和分泌。
通过选择适当的材料和加工参数，可以获得降解率可控的纳米纤维支架，并能对材料表面进行理化修饰，提高支架的生物相容性；在电纺中，通过调节溶液浓度、纺丝参数等可以很好控制支架的厚度、三维结构和力学性能，能够将天然材料和人工合成材料有效融合起来，综合发挥二者的优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种海洋生物抗菌纳米纤维及其制备方法，该纤维加入了草鱼皮组织中的胶原蛋白和电触杀纳米高价银氧化物，使其具有良好的皮肤亲和性及杀菌特性；且制备方法操作简单，原料来源广泛，成本低，适用于工业化生产。
本发明的一种海洋生物抗菌纳米纤维，其组分包括：胶原蛋白、聚乙烯醇和电触杀纳米高价银氧化物，其质量比为20∶20∶0.001。
本发明的一种海洋生物抗菌纳米纤维的制备方法，包括：
(1)制备电触杀纳米高价银氧化物颗粒抗菌溶液
取24-90g氧化剂溶于蒸馏水中，加入48-60g碱金属氢氧化物，稀释至1000ml，加热至85-90℃，翻滚搅拌下加入0.5-1.0g硝酸银，90℃保温30-60min，过滤，并用纯水冲洗4次，以洗去未反应的硫酸盐、硝酸盐及其他杂质，即得电触杀纳米高价银氧化物颗粒，然后溶解于5-7％的氨水中，制得质量浓度2％电触杀纳米高价银氧化物消毒液母液；
(2)制备胶原蛋白溶液
用含质量分数1％双氧水的0.01mol/L氢氧化钠，于20℃处理草鱼皮组织24小时，提取得到0.1g/mL的胶原蛋白溶液；
(3)制备胶原蛋白和聚乙烯醇PVA的混合抗菌纺丝溶液
将质量比为20∶0.001上述两种溶液混合均匀，加入与胶原蛋白质量比1∶1的聚乙烯醇，于20℃下混合均匀；
(4)将上述混合溶液进行静电纺丝，即得海洋生物抗菌纳米纤维。
所述步骤(1)中的氧化剂为过硫酸钾或过硫酸钠；
所述步骤(1)中的碱金属氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠；
所述步骤(3)中的聚乙烯醇PVA为聚乙烯醇17-99型，白色或微黄色粉末或絮状物固体，玻璃化温度85℃，皂化值3～12mgKOH/g，溶于90～95℃的热水，难溶于冷水；质量浓度大于10％的水溶液，在室温下就会凝胶成冻，高温下会变稀恢复流动性。
由于鱼类胶原蛋白作为组织工程生物材料具有力学性能好、亲水性适中、含水条件下易塑形、利于内部器官的构建、不易被体内及新生细胞产生的胶原酶降解、潮湿环境中不受细菌侵蚀、能够与组织细胞生长繁殖的速度相匹配等优点，因此本发明通过对鱼类胶原蛋白进行改性和复合的技术，制备了海洋生物抗菌纳米纤维。
有益效果
(1)本发明的复合纳米纤维加入了从草鱼皮组织中提取的胶原蛋白和电触杀纳米高价银氧化物，使其具有良好的皮肤亲和性及杀菌特性；
(2)该制备方法操作简单，原料来源广泛，成本低，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)制备电触杀纳米高价银氧化物颗粒抗菌溶液
取24g过硫酸钠溶于蒸馏水中，加入48g氢氧化钠，稀释至1000ml，加热至85-90℃，翻滚搅拌下加入0.5g硝酸银，90℃保温30min，过滤，并用纯水冲洗四次，以洗去未反应的硫酸钠、硝酸钠及其他杂质，即得电触杀纳米高价银氧化物颗粒，然后溶解于5-7％的氨水中，制得质量浓度2％电触杀纳米高价银氧化物消毒液母液；
(2)制备胶原蛋白溶液
用含质量分数1％双氧水的0.01mol/L氢氧化钠，于20℃处理草鱼皮组织24小时，提取得到0.1g/mL的胶原蛋白溶液；
(3)制备胶原蛋白和聚乙烯醇PVA的混合抗菌纺丝溶液
取0.1g/mL的胶原蛋白溶液10mL，2％电触杀纳米高价银氧化物消毒液母液25ul，加入10mL的聚乙烯醇(0.1g/mL)，于20℃下混合均匀；
(4)将上述混合溶液进行静电纺丝，即得海洋生物抗菌纳米纤维。
实施例2
(1)制备电触杀纳米高价银氧化物颗粒抗菌溶液
取90g过硫酸钾溶于蒸馏水中，加入60g氢氧化钾，稀释至1000ml，加热至85-90℃，翻滚搅拌下加入0.5-1.0g硝酸银，90℃保温45min，过滤，并用纯水冲洗四次，以洗去未反应的硫酸钾、硝酸钾及其他杂质，即得电触杀纳米高价银氧化物颗粒，然后溶解于5-7％的氨水中，制得质量浓度2％电触杀纳米高价银氧化物消毒液母液；
(2)制备胶原蛋白溶液
用含质量分数1％双氧水的0.01mol/L氢氧化钠，于20℃处理草鱼皮组织24小时，提取得到0.1g/mL的胶原蛋白溶液；
(3)制备胶原蛋白和聚乙烯醇PVA的混合抗菌纺丝溶液
取0.1g/mL的胶原蛋白溶液20mL，2％电触杀纳米高价银氧化物消毒液母液50ul，加入20mL的聚乙烯醇(0.1g/mL)，于20℃下混合均匀；
(4)将上述混合溶液进行静电纺丝，即得海洋生物抗菌纳米纤维。

Claims (5)

1.一种海洋生物抗菌纳米纤维，其组分包括：胶原蛋白、聚乙烯醇和电触杀纳米高价银氧化物；该纤维的制备方法包括：
(1)制备电触杀纳米高价银氧化物颗粒抗菌溶液
取24-90g氧化剂溶于蒸馏水中，加入48-60g碱金属氢氧化物，稀释至1000ml，加热至85-90℃，翻滚搅拌下加入0.5-1.0g硝酸银，90℃保温30-60min，过滤，并用纯水冲洗4次，即得电触杀纳米高价银氧化物颗粒，然后溶解于5-7％的氨水中，制得质量浓度2％电触杀纳米高价银氧化物消毒液母液；
(2)制备胶原蛋白溶液
用含质量分数1％双氧水的0.01mol/L氢氧化钠，于20℃处理草鱼皮组织24小时，提取得到0.1g/mL的胶原蛋白溶液；
(3)制备胶原蛋白和聚乙烯醇PVA的混合抗菌纺丝溶液
各取质量比为20∶0.001上述胶原蛋白溶液和电触杀纳米高价银氧化物颗粒抗菌溶液混合均匀，加入与胶原蛋白质量比1∶1的聚乙烯醇，于20℃下混合均匀；
(4)将上述混合溶液进行静电纺丝，即得海洋生物抗菌纳米纤维。
2.一种海洋生物抗菌纳米纤维的制备方法，包括：
(1)制备电触杀纳米高价银氧化物颗粒抗菌溶液
取24-90g氧化剂溶于蒸馏水中，加入48-60g碱金属氢氧化物，稀释至1000ml，加热至85-90℃，翻滚搅拌下加入0.5-1.0g硝酸银，90℃保温30-60min，过滤，并用纯水冲洗4次，即得电触杀纳米高价银氧化物颗粒，然后溶解于5-7％的氨水中，制得质量浓度2％电触杀纳米高价银氧化物消毒液母液；
(2)制备胶原蛋白溶液
用含质量分数1％双氧水的0.01mol/L氢氧化钠，于20℃处理草鱼皮组织24小时，提取得到0.1g/mL的胶原蛋白溶液；
(3)制备胶原蛋白和聚乙烯醇PVA的混合抗菌纺丝溶液
各取质量比为20∶0.001上述胶原蛋白溶液和电触杀纳米高价银氧化物颗粒抗菌溶液混合均匀，加入与胶原蛋白质量比1∶1的聚乙烯醇，于20℃下混合均匀；
(4)将上述混合溶液进行静电纺丝，即得海洋生物抗菌纳米纤维。
3.根据权利要求2所述的一种海洋生物抗菌纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氧化剂为过硫酸钾或过硫酸钠。
4.根据权利要求2所述的一种海洋生物抗菌纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的碱金属氢氧化物为氢氧化钾或氢氧化钠。
5.根据权利要求2所述的一种海洋生物抗菌纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的聚乙烯醇PVA为聚乙烯醇17-99型，白色或微黄色粉末或絮状物固体，玻璃化温度85℃，皂化值3～12mgKOH/g，溶于90～95℃的热水，难溶于冷水；质量浓度大于10％的水溶液，在室温下就会凝胶成冻，高温下会变稀恢复流动性。
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