CN103120803B - 一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法。涉及一种医疗器械及其制备技术领域。包括，将菌株活化制备的种子醪液滴加在无纺布或织造布上，加入少量发酵培养基培养12～48h。然后补加发酵培养基，培养3～6d后取出发酵产物。发酵产物经纯化处理，得到细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材。采用静电纺丝法将壳聚糖溶液从喷丝头射出，射出的壳聚糖溶液细流喷射到含有无水乙醇和/或水的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材上，经后处理得到细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。本发明制备过程简单易行、操作方便、成本低，制备的湿性抗菌敷料可治愈慢性不愈性创伤、压急性难治性创伤，烧伤以及大面积软组织缺损和/或感染。

Description

一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法

技术领域

本发明涉及医疗器械及其制备技术领域，特别涉及一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法。 

背景技术

现代医疗理论证明：伤口的愈合过程是一个连续的动态过程，是细胞与细胞、细胞与细胞基质以及与可溶性介质间相互作用的过程。从医用敷料的发展来看，随着“湿法疗法”理论和实践得到普及，湿性敷料在世界医疗卫生领域得到日益重视。而“湿法疗法”的应用会使伤口处于一个温暖且潮湿的环境，在这种环境下细菌在伤口的繁殖很快，使伤口成为病区内交叉感染的一个重要来源。为了控制伤口上的细菌并且防止它们的扩散，需要在医用敷料中加入抗菌物质，制成湿性抗菌敷料。 

细菌纤维素是由葡萄糖以β-1,4-糖苷链连接而成的高分子化合物，作为一种优良的生物材料，具有其独特的物理、化学性能：BC具有天然的三维纳米网络结构；高抗张强度和弹性模量；高亲水性，良好的透气、吸水、透水性能，非凡的持水性和高湿强度。另外，大量研究表明细菌纤维素具有良好的体内、体外生物相容性和良好的生物可降解性，这使得细菌纤维素本身可以应用于生物医用领域。国外采用单纯的细菌纤维素作为敷料已有报道，并且已经产业化用于临床。因此，以细菌纤维素作为敷料的基体材料，利用细菌纤维素本身的吸水性能，可以在保证生物安全性的基础上持续有效的吸收伤口渗出液及代谢产物。 

细菌纤维素用于伤口敷料领域有很好的发展前景，它为伤口提供了湿润的环境以促进伤口更好地愈合。但是细菌纤维素本身没有抗菌，需要添加抗菌物质才能使其具备抗菌敷料的功能。本 发明采用壳聚糖作为抗菌物质，壳聚糖具有一定的抗菌性能，良好的生物相容性，已被证明能够安全有效的应用于伤口敷料产品。本 发明制备的壳聚糖纳米纤维成网络状均匀覆盖在细菌纤维素表面，纤维间的通透性不会影响敷料要求的吸水性能和透气性能。并且壳聚糖纳米纤维的“纳米效应”可以在提高抗菌效果的同时促进伤口细胞的增殖，加快伤口愈合的速度。另外，在细菌纤维素的实际使用过程中为了进一步提高细菌纤维素的性能，往往与其他材料复合得到细菌纤维素复合材料。现有的复合方法往往会破坏细菌纤维素本身的三维纳米网络结构，导致复合后的材料由于细菌纤维素结构的破坏造成一些性能的下降，如：力学强度、吸水性能、透气性能等。这些性能的破坏会使细菌纤维素材料在敷料领域的应用受到限制。 

因此，为了得的具有抗菌功效的细菌纤维素抗菌敷料，同时保持细菌纤维素原有的三维纳米网络结构，本 发明分别采用原位发酵法和静电纺丝法制备细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。首先，采用原位发酵法，将细菌纤维素与无纺布或织造布复合得到细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材；然后采用静电纺丝法，将细菌纤维素/无纺布或织造布膜材与壳聚糖纤维复合得到细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。制备过程中保持了细菌纤维素原有的三维纳米网络结构，从而使该敷料具有抗菌、阻菌、保湿及可缝合性能。可治愈慢性不愈性创伤、压急性难治性创伤，烧伤以及大面积软组织缺损和/或感染。 

发明内容

本发明公开了一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法。涉及一种医疗器械及其制备技术领域。本发明制备过程简单易行、操作方便、成本低，制备的细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料具有抗菌、阻菌、保湿及可缝合性能。可作治愈慢性不愈性创伤、压急性难治性创伤，烧伤以及大面积软组织缺损和/或感染。 

本发明公开了一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法。包括，第一步：选取能分泌细菌纤维素的菌株活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为10～95%的种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的无纺布或织造布上，加入少量发酵培养基培养12～48h。然后补加发酵培养基，培养3～6d后取出发酵产物。发酵产物经纯化处理，得到细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材。第二步：将分子量为5～30万的壳聚糖溶解于有机溶剂中，制备重量百分比为0.1～10%的均匀壳聚糖纺丝溶液，采用静电纺丝法将壳聚糖溶液从喷丝头射出，射出的壳聚糖溶液细流喷射到含有重量百分比为50～90%的无水乙醇和/或水的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材上，经后处理，得到细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。 

作为优选的技术方案： 

其中，如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，所述的无纺布或织造布的制备原材料可以是涤纶、锦纶、粘胶纤维、脱脂棉纤维、腈纶等。本 发明的制备过程中，细菌纤维素复合无纺布或织造布可以显著提高敷料的力学强度，赋予敷料可缝合性，延长了敷料的使用时间；同时提高的敷料的阻菌性能。

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，所述的复合方法为：将菌株浓度为10～95%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在无菌无纺布或织造布表面，5～10min后加入少量发酵培养基。其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为5～20mm，发酵培养温度为25～35℃，时间为12～48h。将活化好的菌株制备成种子醪液，按照一定的浓度把种子醪液均匀滴加在无菌无纺布或织造布的表面，待种子醪液完全浸润无纺布或织造布后加入少量的培养基。经过短时间的培养，菌株在无纺布或织造布的纤维空隙里发酵生成少量的细菌纤维素，得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。 

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，所述的补加发酵培养基，其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为20～50mm，发酵培养温度为30～40℃，培养时间为3～6d。 

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，所述的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材，其上层为细菌纤维素膜，下层为无纺布或织造布，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。 

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，所述的壳聚糖有机溶剂为醋酸水溶液和/或三氟乙酸。在制备壳聚糖纺丝溶液时，可选用一种或两种上述溶剂作为混合溶剂，在机械搅拌作用下使壳聚糖溶解。一般溶解温度为室温，也可适当升温加热以加快聚合物溶解速率。 

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，所述的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材固定在接收板或旋转滚筒上，与静电纺丝装置的负极相连，且细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）为静电纺丝时的接收面。细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材为含有导电溶液的湿态膜片，可将其平铺在接收装置上，也可将其包裹在旋转滚筒表面。在静电纺丝时，喷丝针头与静电发生器的正极相连，细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材与静电纺丝装置的负极相连，且细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）为静电纺丝时的接收面。在针头与细菌纤维素膜之间产生电场，壳聚糖溶液细流在电场力的作用下均匀覆盖在细菌纤维素表面。同时壳聚糖溶液细流与细菌纤维素内的溶液相互作用，壳聚糖溶剂扩散入细菌纤维素所含的溶液中，促进壳聚糖纤维成形。 

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，所述的静电纺丝制备的壳聚糖纤维直径为100～1000nm之间，纤维成网络状均匀覆盖在细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）。 

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，所述的静电纺丝得到的复合材料经30～70℃高温处理，二次蒸馏水反复冲洗至中性，除去多余溶剂。然后经压水处理得到含水重量百分比为30～50%的细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用原位发酵法和静电纺丝法，制备了具有抗菌功效的细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料，同时保持了细菌纤维素原有的三维纳米网络结构。本发明显著提高了敷料的力学强度，赋予敷料可缝合性，延长了敷料的使用时间；同时提高了敷料的阻菌性能。本发明制备过程简单易行、操作方便、成本低，可作治愈慢性不愈性创伤、压急性难治性创伤，烧伤以及大面积软组织缺损和/或感染。

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）选取木醋杆菌活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为10%的种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的涤纶无纺布或织造布上，5min后加入少量发酵培养基。其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为5mm，发酵培养温度为25℃，时间为48h。然后补加发酵培养基，其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为20mm，发酵培养温度为30℃，培养时间为6d。发酵产物经纯化处理，得到细菌纤维素复合涤纶无纺布或织造布膜材。其上层为细菌纤维素膜，下层为无纺布或织造布，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。

（2）将分子量为5万的壳聚糖溶解于醋酸水溶液中，制备重量百分比为0.1%的均匀壳聚糖纺丝溶液。将细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材固定在接收板上，与静电纺丝装置的负极相连，且细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）为静电纺丝时的接收面。采用静电纺丝法将壳聚糖溶液从喷丝头射出，射出的壳聚糖溶液细流喷射到含有重量百分比为90%的无水乙醇的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材上，得到纤维直径为100nm的壳聚糖纤维状均匀覆盖在细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）。静电纺丝得到复合材料经30℃高温处理，二次蒸馏水反复冲洗至中性，然后经压水处理得到含水重量百分比为50%的细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。 

实施例2： 

（1）选取木醋杆菌活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为30%的种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的锦纶无纺布或织造布上，6min后加入少量发酵培养基。其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为8mm，发酵培养温度为28℃，时间为40h。然后补加发酵培养基，其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为25mm，发酵培养温度为32℃，培养时间为6d。发酵产物经纯化处理，得到细菌纤维素复合锦纶无纺布或织造布膜材。其上层为细菌纤维素膜，下层为无纺布或织造布，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。

（2）将分子量为10万的壳聚糖溶解于醋酸水溶液中，制备重量百分比为4%的均匀壳聚糖纺丝溶液。将细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材固定在旋转滚筒上，与静电纺丝装置的负极相连，且细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）为静电纺丝时的接收面。采用静电纺丝法将壳聚糖溶液从喷丝头射出，射出的壳聚糖溶液细流喷射到含水重量百分比为60%的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材上，得到纤维直径为400nm的壳聚糖纤维状均匀覆盖在细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）。静电纺丝得到复合材料经40℃高温处理，二次蒸馏水反复冲洗至中性，然后经压水处理得到含水重量百分比为40%的细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。 

实施例3： 

（1）选取木醋杆菌活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为60%的种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的粘胶纤维无纺布或织造布上，7min后加入少量发酵培养基。其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为10mm，发酵培养温度为30℃，时间为32h。然后补加发酵培养基，其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为30mm，发酵培养温度为34℃，培养时间为5d。发酵产物经纯化处理，得到细菌纤维素复合粘胶纤维无纺布或织造布膜材。其上层为细菌纤维素膜，下层为无纺布或织造布，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。

（2）将分子量为15万的壳聚糖溶解于醋酸水溶液中，制备重量百分比为6%的均匀壳聚糖纺丝溶液。将细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材固定在接收板上，与静电纺丝装置的负极相连，且细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）为静电纺丝时的接收面。采用静电纺丝法将壳聚糖溶液从喷丝头射出，射出的壳聚糖溶液细流喷射到含乙醇水溶液重量百分比为70%的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材上，得到纤维直径为500nm的壳聚糖纤维状均匀覆盖在细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）。静电纺丝得到复合材料经50℃高温处理，二次蒸馏水反复冲洗至中性，然后经压水处理得到含水重量百分比为30%的细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。 

实施例4： 

（1）选取木醋杆菌活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为75%的种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的脱脂棉纤维无纺布或织造布上，8min后加入少量发酵培养基。其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为15mm，发酵培养温度为32℃，时间为24h。然后补加发酵培养基，其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为40mm，发酵培养温度为36℃，培养时间为4d。发酵产物经纯化处理，得到细菌纤维素复合脱脂棉纤维无纺布或织造布膜材。其上层为细菌纤维素膜，下层为无纺布或织造布，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。

（2）将分子量为20万的壳聚糖溶解于三氟乙酸溶剂中，制备重量百分比为8%的均匀壳聚糖纺丝溶液。将细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材固定在旋转滚筒上，与静电纺丝装置的负极相连，且细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）为静电纺丝时的接收面。采用静电纺丝法将壳聚糖溶液从喷丝头射出，射出的壳聚糖溶液细流喷射到含乙醇水溶液重量百分比为50%的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材上，得到纤维直径为800nm的壳聚糖纤维状均匀覆盖在细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）。静电纺丝得到复合材料经60℃高温处理，二次蒸馏水反复冲洗至中性，然后经压水处理得到含水重量百分比为50%的细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。 

实施例5： 

（1）选取木醋杆菌活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为95%的种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的腈纶无纺布或织造布上， 10min后加入少量发酵培养基。其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为20mm，发酵培养温度为35℃，时间为12h。然后补加发酵培养基，其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为50mm，发酵培养温度为40℃，培养时间为3d。发酵产物经纯化处理，得到细菌纤维素复合腈纶无纺布或织造布膜材。其上层为细菌纤维素膜，下层为无纺布或织造布，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。

（2）将分子量为30万的壳聚糖溶解于醋酸水溶液和三氟乙酸混合溶剂中，制备重量百分比为10%的均匀壳聚糖纺丝溶液。将细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材固定在旋转滚筒上，与静电纺丝装置的负极相连，且细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）为静电纺丝时的接收面。采用静电纺丝法将壳聚糖溶液从喷丝头射出，射出的壳聚糖溶液细流喷射到含水重量百分比为80%的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材上，得到纤维直径为1000nm的壳聚糖纤维状均匀覆盖在细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层（细菌纤维素膜）。静电纺丝得到复合材料经70℃高温处理，二次蒸馏水反复冲洗至中性，然后经压水处理得到含水重量百分比为40%的细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料。 

Claims (1)

1.一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，其特征是：

第一步：选取能分泌细菌纤维素的菌株活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为10～95%的种子醪液均匀滴加在经灭菌处理的无纺布或织造布上，加入少量发酵培养基培养12～48h，然后补加发酵培养基，培养3～6d后取出发酵产物，发酵产物经纯化处理，得到细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材，其上层为细菌纤维素膜，下层为无纺布或织造布，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维；

第二步：将分子量为5～30万的壳聚糖溶解于有机溶剂中，制备重量百分比为0.1～10%的均匀壳聚糖纺丝溶液，采用静电纺丝法将壳聚糖溶液从喷丝头射出，射出的壳聚糖溶液细流喷射到含有重量百分比为50～90%的无水乙醇和/或水的细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材上，静电纺丝得到复合材料经30～70℃高温处理，二次蒸馏水反复冲洗至中性，除去多余溶剂，然后经压水处理得到含水重量百分比为30～50%的细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料；

所述细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材固定在接收板或旋转滚筒上，与静电纺丝装置的负极相连，且细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层为静电纺丝时的接收面。

2.如权利要求1所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，其特征是：所述的无纺布或织造布的制备原材料是涤纶、锦纶、粘胶纤维、脱脂棉纤维或腈纶。

3.如权利要求1所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，其特征是：将菌株浓度为10～95%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在无菌无纺布或织造布表面，5～10min后加入少量发酵培养基，其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为5～20mm，发酵培养温度为25～35℃，时间为12～48h。

4.如权利要求1所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，其特征是：补加的发酵培养基，其中发酵培养基加入量控制在培养基液面到培养容器底面距离为20～50mm，发酵培养温度为30～40℃，培养时间为3～6d。

5.如权利要求1所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，其特征是：所述的壳聚糖有机溶剂为醋酸水溶液和/或三氟乙酸。

6.如权利要求1所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖湿性抗菌敷料的制备方法，其特征是：静电纺丝制备的壳聚糖纤维直径为100～1000nm之间，纤维成网络状均匀覆盖在细菌纤维素复合无纺布或织造布膜材的上层。