CN103480027B - 一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，包括，将壳聚糖溶解于有机溶剂中，制备均匀的壳聚糖纺丝溶液，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无水乙醇和/或水的细菌纤维素膜片上，经后处理，得到细菌纤维素复合壳聚糖湿性敷料。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敷料具有抗菌、保湿及负压引流多重功效。可作为封闭式负压引流敷料，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，也可作为抗菌敷料使用。

Description

一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法

技术领域

本发明涉及医疗器械及其制备技术领域，特别涉及一种用于封闭式负压引流技术的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法。

背景技术

创面封闭式负压引流技术（vacuum sealing drainage VSD）是今年来发展起来的一种创面治疗新技术。它利用可黏贴半透膜使开放创面封闭，使用负压器产生一定的负压，通过多孔敷料作用于清创后的创面，吸收创口渗出液并经引流管流出。Fleischmann博士等人于1992年将传统负压引流和现在封闭敷料相结合，应用于治疗开放性骨折创面取得成功。1997年Argenta和Morykwas等研究发现VSD可以促进伤口创面局部血液循环，促进肉芽组织生产，减少组织细菌含量，提高皮瓣或游离植皮的存活率。随着VSD技术的应用与发展，越来越多的研究和临床报告证实了VSD技术在治疗各类急、慢性伤口包括急性软组织缺损、各类慢性（压力性、血管性、糖尿病性）溃疡、外科切口裂开或感染等具有较好的疗效。该疗法能够加速创面部位的血液循环，显著促进新生血管进入创面，刺激肉芽组织的生长，充分引流，减轻水肿，减少污染，抑制细菌生长，能够直接加快创面愈合，或为手术修复创造条件。目前VSD技术在欧美等发达国家已经得到了迅速推广，被誉为当前治疗创伤的革命性技术，是创伤护理领域新的里程碑。并已经普遍应用于创伤、烧伤、整形等各个医疗领域。2003年德国、奥地利等国将该技术纳入创口治疗指南。近十年来，我国开始引进这一技术，并在基础研究和临床应用方面积累了大量经验。

目前创面封闭式负压引流技术基本配置包括负压源（包括医用吸引机、负压引瓶），引流管，泡沫多孔敷料、可黏贴密封用半透膜、连接头、引流容器等。其中泡沫多孔敷料作为负压引流管和创面间的中介，在整个封闭式负压引流装置中起到关键性作用。它要求敷料内部具有相互连通的多孔网络，以确保负压吸引出的组织渗出液及代谢产物能够被正常吸出；同时敷料与创口直接接触需要具有良好的生物相容性，能够促进伤口愈合。目前常用的敷料材料为聚乙烯醇，而聚乙烯醇成本较高，制造多孔结构工艺复杂，主要依赖进口。导致在我国此类治疗方法成本很高，给患者增加了沉重的经济负担。因此，开发一种低成本、使用方便的替代敷料是当务之急。

细菌纤维素（Bacterial cellulose，简写为BC）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，以细菌纤维素作为封闭式负压引流敷料的基体材料，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。细菌纤维素可以由多种细菌在适当的培养条件下在培养基中合成，如醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）和八叠球菌属（Sarcina）等等。其常用的发酵培养方法为浅盘静置培养，经发酵4-8天后，即可在培养基表层形成一层膜状纤维素物质，在本申请中将之称为细菌纤维素膜片，其含水量可达95%以上，可通过机械压缩的方法将其中的水压出。膜片的大小和厚度均可通过调节培养时间来调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法。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敷料具有抗菌、保湿及负压引流多重功效。可作为封闭式负压引流敷料，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，也可作为抗菌敷料使用。

一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，将分子量为5-30万的壳聚糖溶解于有机溶剂中，制备质量百分数为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无水乙醇和/或水的细菌纤维素膜片上，经除杂处理，得到细菌纤维素复合壳聚糖湿性敷料。

为了提高细菌纤维素的引流性能，本专利将壳聚糖纤维复合在细菌纤维素上。壳聚糖材料亲水性能较差，在与细菌纤维素接触后，壳聚糖纤维破坏了细菌纤维素本身的表面张力，在外加负压的条件下，使渗出液能够顺利通过壳聚糖纤维流出达到负压引流的目的。同时，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。

本专利采用静电纺丝法，将细菌纤维素与壳聚糖纤维复合得到细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料，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、保湿及负压引流多重功效。可作为封闭式负压引流敷料，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，也可作为抗菌敷料使用。

作为优选的技术方案： 

其中，所述的细菌纤维素是由木醋杆菌、根瘤菌属、八叠球菌属、假单胞菌属、无色杆菌属、产碱菌属、气杆菌属或固氮菌属中的一种或几种产出的、经过分离提纯除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基之后得到的细菌纤维素。分离提纯方法很多，如：可将细菌纤维素浸泡在质量百分含量为1～8%的NaOH水溶液中，在60～100℃的温度下加热3～6h。再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，所述的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纤维湿性敷料的制备方法，所述的采用静电纺丝法，静电纺丝过程主要由注射推进装置、静电发生器和细菌纤维素接收装置组成。把装有壳聚糖溶液的注射器安装到微量推进装置上，注射器前端装有内径为0.1-1.0毫米的针头，针头与静电发生器的正极相连。设置静电纺丝电压为1-200kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为5.0-30cm。

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，所述的细菌纤维素膜片的含水量为50-90%（质量百分数）；或将细菌纤维素膜片经机械压缩压出大部分水后，将其浸泡在无水乙醇中，制成含50-90%（质量百分数）无水乙醇的细菌纤维素膜片质量百分数。

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，所述的细菌纤维素膜片固定在接收板或旋转滚筒上，且与静电纺丝装置的负极相连。细菌纤维素膜为含有导电溶液的湿态膜片，可将细菌纤维素膜片平铺在接收装置上，也可将细菌纤维素膜片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，细菌纤维素膜片与静电纺丝装置的负极相连，在针头与细菌纤维素膜片之间产生电场，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纤维湿性敷料的制备方法，所述的静电纺丝得到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表面得到细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料。

如上所述的一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，所述的静电纺丝得到的细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料经30-100℃温度处理，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质量百分数为30-50%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）采用微生物培养制得的细菌纤维素替代泡沫多孔材料作为负压引流敷料基体，大幅降低了生产成本。制备过程简单易得，不含任何有毒溶剂，不会带来环境污染以及生态危机等问题，适合大批量生产，符合生物医学领域的使用要求。

（2）采用静电纺丝法制备细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料，在制备壳聚糖纤维的同时保持了细菌纤维素原有的三维纳米网络结构。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敷料具有抗菌、保湿及负压引流多重功效。可作为封闭式负压引流敷料，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，也可作为抗菌敷料使用。

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）将由木醋杆菌发酵培养得到的细菌纤维素浸泡在质量百分含量为1%的NaOH水溶液中，在60℃的温度下加热6h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。

（2）将分子量为5万的壳聚糖溶于质量百分数为0.1%醋酸水溶液中，室温下配制成质量百分数为0.1%的壳聚糖醋酸水溶液。将含无水乙醇质量百分数为90%的细菌纤维素膜片覆盖在旋转滚筒上，且与静电纺丝装置的负极相连。设置静电纺丝电压为1kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为5.0cm。得到的纤维直径为600nm的壳聚糖纤维均匀覆盖在细菌纤维素表面。细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料经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质量百分数为50%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

实施例2：

（1）将由根瘤菌属能合成细菌纤维素的菌种发酵培养得到的细菌纤维素浸泡在质量百分含量为2%的NaOH水溶液中，在70℃的温度下加热5h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。

（2）将分子量为10万的壳聚糖溶于质量百分数为0.5%醋酸水溶液中，室温下配制成质量百分数为4%的壳聚糖醋酸水溶液。将含水质量百分数为60%的细菌纤维素膜片覆盖在旋转滚筒上，且与静电纺丝装置的负极相连。设置静电纺丝电压为30kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为10.0cm。得到的纤维直径为400nm的壳聚糖纤维均匀覆盖在细菌纤维素表面。细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料经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质量百分数为40%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

实施例3：

（1）将由八叠球菌属能合成细菌纤维素的菌种发酵培养得到的细菌纤维素浸泡在质量百分含量为3%的NaOH水溶液中，在80℃的温度下加热4h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。

（2）将分子量为15万的壳聚糖溶于质量百分数为1%醋酸水溶液中，室温下配制成质量百分数为3%的壳聚糖醋酸水溶液。将含无水乙醇质量百分数为90%的乙醇水溶液浸入细菌纤维素膜片中，制成含乙醇水溶液质量百分数为70%的细菌纤维素膜片。将细菌纤维素膜片平铺在接收板上，且与静电纺丝装置的负极相连。设置静电纺丝电压为50kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为15.0cm。得到的纤维直径为500nm的壳聚糖纤维均匀覆盖在细菌纤维素表面。细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料经100℃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质量百分数为30%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

实施例4：

（1）将由假单胞菌属能合成细菌纤维素的菌种发酵培养得到的细菌纤维素浸泡在质量百分含量为4%的NaOH水溶液中，在90℃的温度下加热3h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。

（2）将分子量为20万的壳聚糖溶于质量百分数为2%醋酸水溶液中，室温下配制成质量百分数为5%的壳聚糖醋酸水溶液。将含无水乙醇质量百分数为75%的乙醇水溶液浸入细菌纤维素膜片中，制成含乙醇水溶液质量百分数为80%的细菌纤维素膜片。将细菌纤维素膜片平铺在接收板上，且与静电纺丝装置的负极相连。设置静电纺丝电压为100kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为20.0cm。得到的纤维直径为700nm的壳聚糖纤维均匀覆盖在细菌纤维素表面。细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料经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质量百分数为50%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

实施例5：

（1）将由无色杆菌属能合成细菌纤维素的菌种发酵培养得到的细菌纤维素浸泡在质量百分含量为5%的NaOH水溶液中，在100℃的温度下加热3h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。

（2）将分子量为25万的壳聚糖溶于质量百分数为3%醋酸水溶液中，室温下配制成质量百分数为1%的壳聚糖醋酸水溶液。将含无水乙醇质量百分数为95%的乙醇水溶液浸入细菌纤维素膜片中，制成含乙醇水溶液质量百分数为50%的细菌纤维素膜片。将细菌纤维素膜片覆盖在旋转滚筒上，且与静电纺丝装置的负极相连。设置静电纺丝电压为150kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为30.0cm。得到的纤维直径为100nm的壳聚糖纤维均匀覆盖在细菌纤维素表面。细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料经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质量百分数为40%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

实施例6：

（1）将由产碱菌属能合成细菌纤维素的菌种发酵培养得到的细菌纤维素浸泡在质量百分含量为6%的NaOH水溶液中，在100℃的温度下加热4h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。

（2）将分子量为30万的壳聚糖溶于三氟乙酸中，50℃下配制成质量百分数为10%的壳聚糖三氟乙酸溶液。将含水质量百分数为80%的细菌纤维素膜片平铺在接收板上，且与静电纺丝装置的负极相连。设置静电纺丝电压为200kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为25.0cm。得到的纤维直径为300nm的壳聚糖纤维均匀覆盖在细菌纤维素表面。细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料经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质量百分数为30%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

实施例7：

（1）将由气杆菌属能合成细菌纤维素的菌种发酵培养得到的细菌纤维素浸泡在质量百分含量为7%的NaOH水溶液中，在100℃的温度下加热5h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。

（2）将分子量为20万的壳聚糖溶于三氟乙酸和质量百分数为4%醋酸水溶液中，三氟乙酸与醋酸水溶液的质量比例为1:1，40℃下配制成质量百分数为6%的壳聚糖溶液。将含无水乙醇质量百分数为70%的细菌纤维素膜片平铺在接收板上，且与静电纺丝装置的负极相连。设置静电纺丝电压为120kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为20.0cm。得到的纤维直径为800nm的壳聚糖纤维均匀覆盖在细菌纤维素表面。细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料经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质量百分数为40%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

实施例8：

（1）将由固氮菌属能合成细菌纤维素的菌种发酵培养得到的细菌纤维素浸泡在质量百分含量为8%的NaOH水溶液中，在100℃的温度下加热6h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。

（2）将分子量为10万的壳聚糖溶于三氟乙酸和质量百分数为3%醋酸水溶液中，三氟乙酸与醋酸水溶液的质量比例为2:1，37℃下配制成质量百分数为7%的壳聚糖溶液。将含无水乙醇质量百分数为80%的细菌纤维素膜片覆盖在旋转滚筒上，且与静电纺丝装置的负极相连。设置静电纺丝电压为70kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为10.0cm。得到的纤维直径为1000nm的壳聚糖纤维均匀覆盖在细菌纤维素表面。细菌纤维素复合壳聚糖纤维材料经37℃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质量百分数为50%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

Claims (2)

1. 一种细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，其特征是：将分子量为5-30万的壳聚糖溶解于醋酸水溶液和/或三氟乙酸中，制备质量百分数为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固定在接收板或旋转滚筒上，且与静电纺丝装置的负极相连的、含有无水乙醇和/或水的细菌纤维素膜片上，经除杂处理，得到细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料，再将得到的细菌纤维素复合壳聚糖湿性敷料经30-100℃温度处理，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质量百分数为30-50%的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

2.根据权利要求1所述的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，其特征是：所述静电纺丝法的静电纺丝电压为1-200kV，喷丝针头与细菌纤维素膜片之间的距离为5.0-30cm。

3. 根据权利要求1所述的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，其特征是：所述细菌纤维素膜片的含水量为50-90%；或将细菌纤维素膜片经机械压缩压出大部分水后，将其浸泡在无水乙醇中，制成含质量百分数50-90%无水乙醇的细菌纤维素膜片。

4. 根据权利要求1所述的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，其特征是：所述通过静电纺丝法制备的壳聚糖纤维直径为100-1000nm之间，所述壳聚糖纤维成网络状均匀覆盖在细菌纤维素表面得到细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

5. 根据权利要求1所述的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料的制备方法，其特征是，所述细菌纤维素是由木醋杆菌、根瘤菌属、八叠球菌属、假单胞菌属、无色杆菌属、产碱菌属、气杆菌属或固氮菌属中的一种或几种产出的、经过分离提纯除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基之后得到的细菌纤维素。

6. 权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料。

7. 权利要求6所述的细菌纤维素复合壳聚糖纤维湿性敷料在封闭式负压引流用敷料或抗菌敷料中的应用。