CN101596325A - 纳米银生物海绵及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种纳米银生物海绵及其制备方法，包括由生物材料制成的生物海绵和均匀分布在生物海绵中的纳米银，其中，所述的生物材料为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、海藻酸盐、明胶和胶原蛋白中的任意一种、或者上述生物材料中任意两种或两种以上的生物材料的组合物。其制备方法是将壳聚糖等生物材料溶于溶剂中，加入交联剂和硝酸银溶液，通过冷冻干燥、加热固化、紫外线或钴60照射即得纳米银生物海绵。本发明所述的纳米银生物海绵具有安全无毒、生物相容性和可降解性好、抑菌效果明显的特点，同时还具有一定止血、促愈合功能。制备方法简单，可操作性强，成本低。

Description

纳米银生物海绵及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种生物医用敷料及其制备方法，属于生物医学材料技术领域。

背景技术

皮肤作为人体的重要器官起着控制体温，防止感染及体液流失，维持内环境稳定等作用。在因创伤、擦伤、烧伤及溃烂等而导致皮肤伤害后，很容易造成细菌感染，体液流失并引起各种并发症。在治疗这种有组织损失的人体皮肤损伤时，通常采用敷料对伤口进行保护，防止伤口的感染和脱水，在伤口处维持有利于治疗的潮湿环境，改善治疗效果，促进伤口愈合。

理想敷料应具备如下的特征：(1)安全无毒，无刺激性；(2)良好的生物相容性，最好具有可降解性能；(3)可保持创面的湿润环境，具较好的吸收能力和一定的透气性；(4)阻止细菌侵入，抑制细菌生长；(5)最好有止血、止痛等作用，可促进肉芽生长和皮肤再生，加速愈合，减少疤痕；(6)贮存稳定性好。目前还没有敷料能完全达到这些要求。现临床上使用最多的敷料还是纱布。这种惰性敷料，虽然具有吸收性好、保护创面、制作简单、价格便宜等优点，但由于其无法保持创面湿润、易与伤口粘连、不能阻止细菌入侵等缺点，因而对伤口的感染和化脓无能为力，对创面的愈合无明显促进作用，在换药时还会造成对新生组织的再次损伤，增加病人的痛苦。

为了克服传统纱布敷料的不足，许多生物敷料特别是生物载药敷料应运而生。这些生物载药敷料由于其独特的性能，如良好的组织相容性和可降解性、安全低毒、在保护创面的同时还能有效地治疗伤口，促进组织修复等而倍受人们的关注。

如为了改善敷料的杀菌、抑菌功能，在CN1079909A中公开了一种名称为“烧伤生物敷料的配方及加工工艺”的发明专利，它是用壳聚糖、甘油、水、抗生素诺氟沙星及多孔性支撑材料制备而成的烧伤生物敷料。在CN1317042C中公开了一种名称为“一种用于创伤医治的生物敷药”的发明专利，它是以异丁基壳聚糖为基质，并配伍氧氟沙星、利多卡因和氨甲环酸等以增强敷料的消炎、镇痛和止血作用。以上两个专利均是通过抗生素的载入来提高敷料的抑菌能力。但随着人们对滥用抗生素危害性的日益认识，国家对抗生素应用的限制，这种载有抗生素的敷料在申报生产批号及日常应用时都将受到极大的制约。

在CN1115254A中公开了一种名称为“壳聚糖碘创伤敷料的制备”的发明专利，它是以壳聚糖为原料，制成壳聚糖无纺布，在其无纺布一面上涂覆壳聚糖膜，再将这种壳聚糖无纺布膜浸渍在含有甘油的碘溶液中，吸附药物碘，依靠碘的作用提升敷料的抑菌能力。该专利虽避免了抗生素的应用，但由于碘容易升华，从而造成敷料中碘的严重损失，降低其抑菌能力；同时碘易被塑料或橡胶制品吸收，所以对包装材料也十分苛刻。

单质银(Ag)具有广谱杀菌的能力，特别是在制备成纳米级的颗粒后，由于其表面积大幅度提高，表面原子占有更大比例，材料的杀菌活性也成倍提高。银(Ag)的杀菌机制不同于化学合成的抗菌剂，主要是基于重金属离子对细菌蛋白质的变性作用，因而具有广谱杀菌及很少产生耐药菌的特点(Siegel RW.Creating nanophase materials[J]Sci.Am，1996275，(6)：42)。由于纳米银的这些特点，纳米银敷料的研制受到人们的关注。如姜会庆等将纳米银材料种植附着在棉纱纤维上制得一种纳米银敷料，用于治疗烧伤创面及久治不愈的褥疮收到了良好效果(姜会庆，汪军，胡心宝等，纳米银敷料在烧伤创面的应用，医学研究生学报，2001，5，439)。在CN1935228A中也公开了一种名称为“纳米银海藻酸钙抗菌敷料”的发明专利，它是通过将纳米银浆喷涂到海藻酸钙纤维制品上干燥而得，或者将海藻酸钙长纤维浸入纳米银浆中，再用丙酮或者乙醇脱水、干燥，切断成为短纤维而得到海藻酸钙抗菌敷料的。这两种纳米银敷料都依赖于预先制得的纳米银产品，特别是前一种基质为棉纱纤维，还存在上述非生物敷料的弱点。在CN101096424中公开了一种名称为“一种含纳米银的明胶纳米纤维膜及其制备和应用”的发明专利，其采用静电纺丝法，在明胶-甲酸溶液中加入硝酸银制成纺丝液，通过静电纺丝得到含银离子的纳米纤维膜，然后采用紫外光照射的方法，将纤维中的银离子还原成纳米银颗粒。此专利虽然不需预先制得的纳米银，并且采用了明胶生物材料，克服了非生物敷料的弱点，但由于采用静电纺丝法，其操作复杂，对设备的要求较严格，生产成本较高，增加了患者的医疗费用负担，因此不利于推广使用。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种安全无毒，生物相容性好，可吸收降解的纳米银生物海绵，该生物海绵对革兰氏阳性菌金葡球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌及铜绿假单胞菌均有明显的抑菌效果。

本发明的目的之二就是提供上述纳米银生物海绵的制备方法，该方法操作简单，制造成本低廉，产品性能的重现性好。

本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，包括由生物材料制成的生物海绵和均匀分布在生物海绵中的纳米银颗粒，其中，生物材料占总重量的重量百分比为(90％-99.9％)，纳米银颗粒占总重量的重量百分(0.1％-10％)，所述的生物材料为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、海藻酸盐、明胶和胶原蛋白中的任意一种、或者上述生物材料中任意两种或两种以上的生物材料的组合物。

为了增强海绵的柔韧性，制造出物理效果更好的纳米银生物海绵，本发明所述的生物海绵中还包括乳化剂，所述的乳化剂为吐温80或者单硬脂酸甘油脂，所述的乳化剂占总重量的重量百分比为(0.5％-10％)。

本发明所述的纳米银生物海绵，纳米银颗粒不仅均匀附着在生物海绵表面而且均匀分布在生物海绵内，生物海绵将纳米银颗粒均匀隔开，减少了纳米银颗粒的团聚现象，增强了纳米银颗粒的抑菌效果。

本发明的目的之二是通过这样的技术方案实现的，它是由生物材料和硝酸银混合液经交联剂交联、冷冻干燥、加热固化、经光照射还原(紫外线或Co60)而得到的一种纳米银生物海绵体。具体步骤如下：

(1)配制生物材料胶状液：将生物材料配成质量分数为(0.5％-10％)的胶状液体，其中壳聚糖以稀酸为溶剂，上述生物材料中除壳聚糖以外的其他生物材料以稀酸或水为溶剂；

(2)制备含银离子的生物海绵体：在胶状液体中加入少量交联剂后放置数小时，将硝酸银溶液加入该胶状液体中，搅拌均匀，然后冷冻干燥形成生物海绵体，最后再将该生物海绵体进行加热固化，即得到含银离子的生物海绵体，其中加热温度为：70℃-100℃，交联剂占总重量的重量百分比为(0.05％-10％)；

(3)将由步骤(2)得到的含银离子的生物海绵体用紫外线或钴60照射进行光还原，使得生物海绵中的银离子变成纳米银颗粒，即得到所述的纳米银生物海绵。

本发明所述的制备方法中，通过交联剂将生物材料交联在一起，然后将硝酸银溶液加入该胶状液体中，经冷冻干燥后形成生物海绵，硝酸银离子均匀分布在该生物海绵中，然后经过加热固化后形成强度适中的含有银离子的生物海绵，最后经过紫外线或者钴60照射后，将生物海绵中的银离子还原成纳米银颗粒，即制成纳米银生物海绵。本发明在制作过程中采用加热固化以增强生物海绵的强度，这样，生物海绵遇水或其他液体时不会发生散落，能够对人体皮肤起到有效的保护作用。

本发明方法既可以采用紫外线照射也可采用钴60进行照射，紫外线的穿透能力弱，不适合批量生产，因此在批量生产纳米银生物海绵时一般采用钴60进行照射还原。

本发明所述的制备方法还包括在步骤(1)得到的胶状液体中加入少量乳化剂并搅拌均匀，所述的乳化剂为吐温80或者单硬脂酸甘油脂，其中乳化剂占总重量的重量百分比(0.5％-10％)，以使得生成的纳米银生物海绵的物理特性效果佳，生产出的生物海绵手感柔软，有适度的柔韧性。

本发明所述的交联剂占总重量的重量百分比浓度为0.5％，所述的交联剂为戊二醛、己异二氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯膦或京平尼的一种。

本发明所述的交联剂占总重量的重量百分比浓度为5％，所述的交联剂为戊二醛、己异二氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯膦或京平尼的一种。

本发明所述的交联剂占总重量的重量百分比浓度为10％，所述的交联剂为戊二醛、己异二氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯膦或京平尼的一种。

本发明所述的交联剂可以是戊二醛、己异二氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯膦或京平尼的一种，但并不限于上述交联剂，为了避免与Ag+生成沉淀，本发明所述的交联剂不包括含有氯离子的交联剂，如氯化钙。

采用上述方法制作的纳米银生物海绵，其纳米银颗粒与生物海绵一次成形，可避免直接喷涂纳米银粉体产生的纳米银团聚和分布不均匀及易脱落的不足。在一次成形过程中，由于生物海绵将银离子均匀隔离，所以经过光照还原后的纳米银颗粒也均匀分布在生物海绵体内及表面，这样不仅减少了购买纳米银原料的成本，而且简化了操作工艺，并且由于有效抑制了纳米银团聚，使制作出的纳米银生物海绵的抑菌效果好。

本发明所用的生物材料、交联剂、乳化剂及硝酸银均为市售产品，其中戊二醛、己异二菁酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯膦和京平尼购自华伟斯特化学品有限公司。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1.采用资源丰富，生物相容性好，可降解吸收的生物材料作为敷料的基质，安全无毒；

2.纳米银的产生是通过紫外线或钴60的照射海绵中的银离子而得，制备方法简便，可操作性强，成本低。

3.纳米银均匀分散在海绵体内，杀菌、抑菌效果明显。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明实施例9的结果示意图；

图2为本发明实施例10的结果示意图；

图3为本发明实施例11的结果示意图；

其中，a为明胶海绵圆片；b为纳米银壳聚糖-海藻酸钠-胶原蛋白复合生物海绵圆片

具体实施方式

实施例1：

称取壳聚糖3g，溶于120mL体积百分比浓度为3％的醋酸溶液中形成胶状液，加入体积百分比浓度为0.25％的戊二醛0.6mL，搅拌均匀，冰箱中放置4小时，再加入30mg吐温80及重量百分比浓度为5％的硝酸银溶液2mL，搅拌均匀，倾如一个长方形容器中，冷冻干燥，80℃固化5小时，钴60照射1小时，即得咖啡色的纳米银壳聚糖海绵。

实施例2：

称取羧甲基壳聚糖5g，溶于100mL去离子水中形成胶状液，加入体积百分比浓度为0.25％的戊二醛5mL，搅拌均匀，冰箱中放置4小时，再加入30mg吐温80及重量百分比浓度为5％的硝酸银溶液5mL，搅拌均匀，倾如一个长方形容器中，冷冻干燥，90℃固化4.5小时，紫外线照射3小时，即得咖啡色的纳米银羧甲基壳聚糖海绵。

实施例3：

称取海藻酸盐10g，溶于250mL去离子水中形成胶状液，加入体积百分比浓度为0.25％的戊二醛50mL，搅拌均匀，冰箱中放置4小时，再加入500mg单硬脂酸甘油酯及重量百分比浓度为5％的硝酸银溶液10mL，搅拌均匀，倾如长方形容器中，冷冻干燥，100℃固化4小时，钴60照射3小时，即得咖啡色的纳米银海藻酸盐海绵。

实施例4：

称取明胶15g，溶于400mL体积百分比浓度为1％的醋酸溶液中形成胶状液，加入体积百分比浓度为2.5％的戊二醛60mL，搅拌均匀，冰箱中放置4小时，再加入1.5g吐温80及重量百分比浓度为5％的硝酸银溶液24mL，搅拌均匀，倾如长方形容器中，冷冻干燥，70℃固化7小时，钴60照射3小时，即得咖啡色的纳米银明胶海绵。

实施例5：

称取胶原蛋白2g，溶于60mL去离子水中形成胶状液，加入体积百分比浓度为0.25％的戊二醛0.6mL，搅拌均匀，冰箱中放置4小时，再加入15mg单硬脂酸甘油酯及重量百分比浓度为3％的硝酸银溶液2mL，搅拌均匀，倾如一个长方形容器中，冷冻干燥，70℃固化6小时，钴60照射0.5小时，即得咖啡色的纳米银壳聚糖胶原蛋白海绵。

实施例6：

称取壳聚糖1.5g，溶于70mL体积百分比浓度为3％的醋酸溶液中形成胶状液，再称取海藻酸钠0.3g溶于10mL去离子水中形成胶液，均匀混合两胶液，加入体积百分比浓度为0.25％的戊二醛0.5mL，搅拌均匀，冰箱中放置4小时，再加入20mg单硬脂酸甘油酯及重量百分比浓度为5％的硝酸银溶液1.5mL，搅拌均匀，倾如一个长方形容器中，冷冻干燥，100℃固化4小时，紫外线照射2小时，即得咖啡色的纳米银壳聚糖-海藻酸钠复合生物海绵。

实施例7：

称取羧甲基壳聚糖1g，溶于30mL去离子水中形成胶状液，再称取明胶1g溶于40mL去离子水中形成胶液，均匀混合两胶液，加入体积百分比浓度为0.25％的戊二醛6mL，搅拌均匀，冰箱中放置4小时，再加入40mg单硬脂酸甘油酯及重量百分比浓度为5％的硝酸银溶液5mL，搅拌均匀，倾如一个长方形容器中，冷冻干燥，80℃固化5小时，紫外线照射4小时，即得咖啡色的纳米银羧甲基壳聚糖-明胶复合生物海绵。

实施例8：

称取壳聚糖1g，溶于40mL体积百分比浓度为3％的醋酸溶液中形成胶状液，再称取海藻酸钠0.2g，胶原蛋白0.4g溶于20mL去离子水中形成胶液，均匀混合两胶液，加入体积百分比浓度为0.25％的戊二醛0.3mL，搅拌均匀，冰箱中放置4小时，再加入10mg单硬脂酸甘油酯及重量百分比浓度为5％的硝酸银溶液1mL，搅拌均匀，倾如一个18cm×10cm的长方形容器中，冷冻干燥，100℃固化4小时，紫外线照射4小时，即得咖啡色的纳米银壳聚糖-海藻酸钠-胶原蛋白复合生物海绵。

实施例9：

将在实施例8中制得的纳米银复合生物海绵和金陵药业股份有限公司南京金陵制药厂生产的吸收性明胶海绵压成薄片，裁剪成直径约为6mm的圆片，将此圆片紧贴于已均匀涂抹金葡球菌的琼脂板上，置35℃孵育16h后观察结果。如图1所示，明胶海绵未产生抑菌圈，而纳米银复合生物海绵产生明显抑菌圈。

实施例10：

如实施例9，将明胶海绵圆片和实施例8中制得的纳米银复合生物海绵园片分别紧贴于已均匀涂抹大肠杆菌的琼脂板上，置35℃孵育16h后观察结果。如附图2所示，明胶海绵未产生抑菌圈，而纳米银复合生物海绵产生明显抑菌圈。

实施例11：

如实施例9，将明胶海绵圆片和实施例8中制得的纳米银复合生物海绵

园片分别紧贴于已均匀涂抹铜绿假单胞菌的琼脂板上，置35℃孵育16h后观察结果。如附图3所示，明胶海绵未产生抑菌圈，而纳米银复合生物海绵产生明显抑菌圈。

Claims (9)

1.一种纳米银生物海绵，其特征在于：包括由生物材料制成的生物海绵和均匀分布在生物海绵中的纳米银，其中，生物材料占总重量的重量百分比为(90％-99.9％)，纳米银占总重量的重量百分比(0.1％-10％)，所述的生物材料为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、海藻酸盐、明胶和胶原蛋白中的任意一种、或者上述生物材料中任意两种或两种以上的生物材料的组合物。

2.如权利要求1所述的纳米银生物海绵，其特征在于：所述的生物海绵中还包括乳化剂，所述的乳化剂占总重量的重量百分比为(0.5％-10％)。

3.如权利要求2所述的纳米银生物海绵，其特征在于：所述的乳化剂为吐温80。

4.如权利要求2所述的纳米银生物海绵，其特征在于：所述的乳化剂为单硬脂酸甘油脂。

5.权利要求1所述的纳米银生物海绵的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)配制生物材料胶状液：将生物材料配成质量分数为(0.5％-10％)的胶状液体，其中壳聚糖以稀酸为溶剂，上述生物材料中除壳聚糖以外的其他生物材料以稀酸或水为溶剂；

(2)制备含银离子的生物海绵体：在胶状液体中加入少量交联剂后放置数小时，将硝酸银溶液加入该胶状液体中，搅拌均匀，然后冷冻干燥形成生物海绵体，最后再将该生物海绵体进行加热固化，即得到含银离子的生物海绵体，其中加热温度为：70℃-100℃，交联剂占总重量的重量百分比为(0.05％-10％)；

(3)将由步骤(2)得到的含银离子的生物海绵体用紫外线或钴60照射进行光还原，使得生物海绵中的银离子变成纳米银颗粒，即得到所述的纳米银生物海绵。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，还包括在步骤(1)得到的胶状液体中加入少量乳化剂并搅拌均匀，所述的乳化剂为吐温80或者单硬脂酸甘油脂，其中乳化剂占总重量的重量百分比为(0.5％-10％)。

7.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述的交联剂占总重量的重量百分比浓度为0.5％，所述的交联剂为戊二醛、己异二氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯膦或京平尼的一种。

8.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述的交联剂占总重量的重量百分比浓度为5％，所述的交联剂为戊二醛、己异二氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯膦或京平尼的一种。

9.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述的交联剂占总重量的重量百分比浓度为10％，所述的交联剂为戊二醛、己异二氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯膦或京平尼的一种。

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