CN103480028A - 一种细菌纤维素复合敷料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种细菌纤维素复合敷料，其是将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料在含抗菌素的水溶液中浸泡制得的，所述的细菌纤维素复合材料是通过下述方法制备，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后得到细菌纤维素复合无纺布或织造布敷料。本发明工艺简单，操作方便，可根据需要制备多种不同功效的细菌纤维素伤口敷料。

Description

一种细菌纤维素复合敷料

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敷料。

背景技术

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。细菌纤维素的制备方法是本领域已知的，常用的菌种有醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）和八叠球菌属（Sarcina）等中的某些微生物，采用的培养基可以是任何能够给上述微生物提供营养的培养基，既可以是天然的培养基，如椰子水培养基，也可以是人工合成的培养基，如用葡萄糖，蛋白胨，无机盐和去离子水等配置而成的培养基；采用的发酵方法有静态浅盘培养和动态培养。

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。目前常用的细菌纤维素复合材料制备方法有两种：一种是将细菌纤维素溶解于离子液体或其他溶剂中制成溶液，与另一种或多种聚合物溶液混合，经过纺丝等加工方法制备细菌纤维素复合材料（如中国专利CN101613893B）。一种是采用浸渍方法在细菌纤维素中加入聚合物溶液或聚合物单体引发聚合，制备细菌纤维素复合材料（如中国专利CN102250378A、中国专利CN101274107A）。此外，细菌纤维素复合膜的制备常采用机械搅拌将细菌纤维素均质成细菌纤维素悬液，再与聚合物混合制成复合膜（如中国专利CN101215388）。这些方法可以制得细菌纤维素复合材料，但在制备过程中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。

本发明采用原位发酵法，使细菌纤维素与无纺布或织造布原位发酵复合，并将得到的细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后在抗菌素溶液中浸泡制得细菌纤维素复合敷料。

发明内容

本发明涉及一种细菌纤维素复合敷料，其是将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在抗菌素溶液中浸泡制得的，所述的细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料是通过包括下述步骤的方法制备的：

1）制备种子醪液：选取能分泌细菌纤维素的菌株活化制备成种子醪液；

2）初步复合：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；

3）进一步复合：补加发酵培养基，培养3～6d后取出发酵产物，发酵过程中每隔12～72h翻转一次无纺布或织造布；

4）纯化处理后，得到细菌纤维素复合无纺布或织造布复合膜材。

其中所述的能分泌细菌纤维素的菌株是醋酸菌属、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。

其中，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、聚乙交酯、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸共聚物、壳聚糖等。

本发明中，无纺布或织造布原材料的选择与细菌纤维素敷料在使用时的功效有关。一般来说细菌纤维素复合无纺布或织造布可以提高敷料的力学强度；延长了敷料的使用时间；同时提高的敷料的阻菌性能，其中选择不同原材料的无纺布或织造布区别在于：

1、由涤纶、锦纶、粘胶纤维、脱脂棉纤维和腈纶制备的无纺布或织造布可以显著提高敷料的力学强度，使敷料在使用过程中具有较强的抗撕裂性能，能够采用医用缝线对敷料进行固定。

2、由聚乙交酯、聚乳酸和聚乳酸乙醇酸共聚物制备的无纺布或织造布，由于聚乙交酯、聚乳酸和聚乳酸乙醇酸共聚物具有良好的生物相容性，提高了细菌纤维素敷料的生物安全性，并促进伤口的愈合速度。

3、由壳聚糖制备的无纺布或织造布，由于壳聚糖本身的抗菌性能，使细菌纤维素敷料具有了一定的抗菌性。

其中，无纺布或织造布的灭菌方法可以是高压灭菌、辐照灭菌或环氧乙烷灭菌等。在细菌培养时必须保证所用的无纺布或织造布为无菌状态，以避免培养过程中产生杂菌。在选择灭菌方式时，应选用对无纺布或织造布材料本身性能影响较小的灭菌方法。如聚乙交酯、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸共聚物、壳聚糖等生物材料熔点较低，容易降解，一般采用辐照灭菌或环氧乙烷灭菌。

其中，所述的初步复合方法为：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，使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。

其中，所述的进一步复合方法为：补加发酵培养基，使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，30～40℃发酵3～6d ，每隔12～72h翻转一次无纺布或织造布。

所得细菌纤维素复合材料由三层结构组成，上层和下层为细菌纤维素膜，中间层为无纺布或织造布。通过控制发酵过程中的翻转次数和时间可调整中间层（无纺布或织造布）在复合膜中的位置。且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。

其中，所述的纯化处理方法为，取出发酵产物，在30～100℃、质量百分含量为1～8%的NaOH水溶液中浸泡3～6h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。

其中，将得到的细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在抗菌素溶液中浸泡制成细菌纤维素复合敷料。

其中所述的抗菌素选自多粘菌素、四环素、杆菌肽、庆大霉素、红霉素、碘、银离子中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用原位发酵法，将细菌纤维素与无纺布或织造布复合，制备出细菌纤维素复合材料，将其作为医用敷料，具有较高的力学强度；可以延长敷料的使用时间，提高敷料的阻菌性能。本发明工艺简单，操作方便，可根据需要制备多种不同功效的细菌纤维素伤口敷料。

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：

将能分泌细菌纤维素的醋酸菌属微生物木醋杆菌活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为10%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在经高压灭菌处理的无菌涤纶无纺布或织造布表面，5min后加入少量发酵培养基，使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。得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。在初步复合的膜材中补加发酵培养基，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℃，每隔72h翻转一次无纺布或织造布，发酵6d。取出发酵产物，在100℃、质量百分含量为8%的NaOH水溶液中浸泡6h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基，得到细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料，其中无纺布或织造布在细菌纤维复合素敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。再将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在多粘菌素溶液中浸泡30分钟，取出即制得细菌纤维素复合敷料。

 

实施例2：

将能分泌细菌纤维素的根瘤菌属微生物菌种活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为15%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在经高压灭菌处理的无菌锦纶无纺布或织造布表面，6min后加入少量发酵培养基，使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。得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。在初步复合的膜材中补加发酵培养基，使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℃，每隔60h翻转一次无纺布或织造布，发酵6d。取出发酵产物，在90℃、质量百分含量为7%的NaOH水溶液中浸泡3h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基，得到细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料，其中无纺布或织造布在细菌纤维复合素敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。再将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在红霉素溶液中浸泡45分钟，取出即制得细菌纤维素复合敷料。

 

实施例3：

将能分泌细菌纤维素的八叠球菌属微生物菌种活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为35%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在经高压灭菌处理的无菌粘胶纤维无纺布或织造布表面，7min后加入少量发酵培养基，使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。得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。在初步复合的膜材中补加发酵培养基，使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℃，每隔48h翻转一次无纺布或织造布，发酵5d。取出发酵产物，在80℃、质量百分含量为6%的NaOH水溶液中浸泡4h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基，得到细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料，其中无纺布或织造布在细菌纤维复合素敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。再将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在四环素溶液中浸泡25分钟，取出即制得细菌纤维素复合敷料。

 

实施例4：

将能分泌细菌纤维素的假单胞菌属微生物菌种活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为45%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在经高压灭菌处理的无菌脱脂棉纤维无纺布或织造布表面，8min后加入少量发酵培养基，使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12mm，发酵培养温度为32℃，时间为24h，得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。在初步复合的膜材中补加发酵培养基，使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35mm，发酵培养温度为36℃，每隔36h翻转一次无纺布或织造布，发酵4d。取出发酵产物，在70℃、质量百分含量为5%的NaOH水溶液中浸泡5h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基，得到细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料，其中无纺布或织造布在细菌纤维复合素敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。再将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在杆菌肽溶液中浸泡60分钟，取出即制得细菌纤维素复合敷料。

 

实施例5：

将能分泌细菌纤维素的无色杆菌属微生物菌种活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为55%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在经辐照灭菌处理的无菌腈纶无纺布或织造布表面，9min后加入少量发酵培养基，使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14mm，发酵培养温度为35℃，时间为12h。得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。在初步复合的膜材中补加发酵培养基，使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38℃，每隔24h翻转一次无纺布或织造布，发酵3d。取出发酵产物，在100℃、质量百分含量为1%的NaOH水溶液中浸泡6h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基。得到细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料，其中无纺布或织造布在细菌纤维复合素敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。再将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在庆大霉素溶液中浸泡60分钟，取出即制得细菌纤维素复合敷料。

 

实施例6：

将能分泌细菌纤维素的产碱菌属微生物菌种活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为65%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在经辐照灭菌处理的无菌聚乙交酯无纺布或织造布表面，10min后加入少量发酵培养基，使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16mm，发酵培养温度为35℃，时间为18h，得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。在初步复合的膜材中补加发酵培养基，使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45mm，发酵培养温度为40℃，每隔12h翻转一次无纺布或织造布，发酵3d。取出发酵产物，在30℃、质量百分含量为2%的NaOH水溶液浸泡6h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基，得到细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料，其中无纺布或织造布在细菌纤维复合素敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。再将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在银盐溶液中浸泡70分钟，取出即制得细菌纤维素复合敷料。

 

实施例7：

将能分泌细菌纤维素的气杆菌属微生物菌种活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为75%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在经辐照灭菌处理的无菌聚乳酸无纺布或织造布表面，9min后加入少量发酵培养基，使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18mm，发酵培养温度为32℃，时间为35h。得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。在初步复合的膜材中补加发酵培养基，使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38℃，每隔72h翻转一次无纺布或织造布，发酵4d。取出发酵产物，在40℃、质量百分含量为3%的NaOH水溶液中浸泡5h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基，得到细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料，其中无纺布或织造布在细菌纤维复合素敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。再将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在杆菌肽和红霉素的复合溶液中浸泡30分钟，取出即制得细菌纤维素复合敷料。

 

实施例8：

将能分泌细菌纤维素的固氮菌属微生物菌种活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为85%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在经环氧乙烷灭菌处理的无菌聚乳酸乙醇酸共聚物无纺布或织造布表面，8min后加入少量发酵培养基，使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℃，时间为36h，得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。在初步复合的膜材中补加发酵培养基，使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35mm，发酵培养温度为34℃，每隔60h翻转一次无纺布或织造布，发酵3d。取出发酵产物，在50℃、质量百分含量为4%的NaOH水溶液中浸泡4h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基，得到细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料，其中无纺布或织造布在细菌纤维复合素敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。再将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在红霉素和庆大霉素的复合溶液中浸泡50分钟，取出即制得细菌纤维素复合敷料。

 

实施例9：

将能分泌细菌纤维素的醋酸菌属微生物木醋杆菌活化制备成种子醪液，然后将菌株浓度为95%的种子醪液以点阵方式均匀滴加在经环氧乙烷灭菌处理的无菌壳聚糖无纺布或织造布表面，7min后加入少量发酵培养基，使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34℃，时间为48h，得到细菌纤维素与无纺布或织造布初步复合的膜材。在初步复合的膜材中补加发酵培养基，使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℃，每隔72h翻转一次无纺布或织造布，发酵5d。取出发酵产物，在60℃、质量百分含量为5%的NaOH水溶液中浸泡3h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性，以除去菌体蛋白和粘附在纤维素膜上的残余培养基，得到细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料，其中无纺布或织造布在细菌纤维复合素敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。再将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后，在四环素和银盐复合溶液中浸泡20分钟，取出即制得细菌纤维素复合敷料。

Claims (9)

1.一种细菌纤维素复合敷料，其特征是：该敷料是将细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料灭菌后在抗菌素溶液中浸泡制得的，其中所述的细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料是通过包括下述步骤的方法制备的：

制备种子醪液：选取能分泌细菌纤维素的菌株活化制备成种子醪液；

初步复合：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；

进一步复合：补加发酵培养基，培养3～6d后取出发酵产物，发酵过程中每隔12～72h翻转一次无纺布或织造布；

纯化处理后，得到细菌纤维素复合无纺布或织造布复合膜材。

2.根据权利要求1所述的细菌纤维素复合敷料，其特征是：制备细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料的步骤1）中所述的能分泌细菌纤维素的菌株是醋酸菌属、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。

3.根据权利要求1所述的细菌纤维素复合敷料，其特征是：制备细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料的步骤2）中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、腈纶、聚乙交酯、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸共聚物或壳聚糖。

4.根据权利要求1所述的细菌纤维素复合敷料，其特征是：制备细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料的步骤2）中无纺布或织造布的灭菌方法是高压灭菌、辐照灭菌或环氧乙烷灭菌。

5.根据权利要求1所述的细菌纤维素复合敷料，其特征是：制备细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料的步骤2）的初步复合具体为：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，使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。

6.根据权利要求1所述的细菌纤维素复合敷料，其特征是：制备细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料的步骤3）所述的进一步复合具体为：补加的发酵培养基，使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，30～40℃发酵3～6d ，每隔12～72h翻转一次无纺布或织造布。

7.根据权利要求1所述的细菌纤维素复合敷料，其特征是：制备细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料的步骤4）所述的纯化处理方法为，取出发酵产物，在30～100℃、质量百分含量为1～8%的NaOH水溶液浸泡3～6h，再用二次蒸馏水反复冲洗至中性。

8.根据权利要求1所述的细菌纤维素复合敷料，其特征是：其中所述的细菌纤维素与无纺布或织造布的复合材料中，无纺布或织造布在细菌纤维素复合敷料的中间层，且无纺布或织造布的纤维空隙里存在与上、下层细菌纤维素膜相连的细菌纤维素纤维。

9.根据权利要求1所述的细菌纤维素复合敷料，其特征是：所述的抗菌素选自多粘菌素、四环素、杆菌肽、庆大霉素、红霉素、银离子中的一种或多种。