CN104231299A

CN104231299A - 一种载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料的制备方法

Info

Publication number: CN104231299A
Application number: CN201410460969.7A
Authority: CN
Inventors: 魏坤; 许为康
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明公开了一种载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料的制备方法，步骤为：将介孔硅于硝酸银溶液中，震荡，得载银介孔硅；配制胶原溶液，将载银介孔硅与胶原溶液混合，得到载银介孔硅/胶原共混液；将聚乙烯醇溶于沸水中，冷却后与载银介孔硅/胶原共混液混匀，得载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液；将聚乙烯醇溶解，加入十二烷基硫酸钠、甲醛溶液、碳酸钙，搅拌，加盐酸，搅拌，得缩醛化聚乙烯醇，加入聚乙烯醇/载银介孔硅/胶原共混液，固化，得载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料。本发明制备的医用敷料银离子释放周期长，能有效抗菌能力，同时能促进创面愈合，具有良好的力学强度、透气性、吸水性、发泡性，可用于治疗创伤。

Description

一种载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料的制备方法

技术领域

本发明属于医用敷料制备技术领域，具体涉及一种载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料的制备方法。

背景技术

外科创面的正确处理是外科手术治疗成败的关键之一，而创面良好的愈合是创伤后机体功能康复的前提，因此，加快创面愈合的研究非常重要，其中对创面敷料的研制是研究的热点之一。对伤口愈合的研究表明，使用敷料的目的不止是覆盖创面，敷料还应当具有促进伤口愈合的作用。根据“湿润伤口愈合”理论，伤口在湿润的环境中愈合的更快。理想敷料应能防止细菌侵入，覆盖及保护创面不受感染目前，临床上普遍采用抗生素药物敷料对皮肤创面进行抗菌治疗，虽然抗生素抗菌起效迅速，但长期使用抗生素会使细菌产生耐药性。同时，临床治疗中应用的纳米创伤敷料主要是将纳米抗菌材料(如:纳米银、纳米氧化硅、纳米氧化锌和纳米氧化钛等)与棉织物复合制得，具有较强的抗菌性能，但生物相容性差，无法降解，不宜用于创面的长期覆盖。因此应将纳米抗菌材料与生物材料复合，开发纳米抗菌生物敷料。纳米银抗菌具有广谱、高效、持久的优点，且无耐药性，无细胞毒性，能够促进伤口的愈合。介孔硅表面含有许多纳米级微孔结构，具有庞大的比表面积和多微孔结构，具有很高的活性。介孔硅具有优良的吸附性能，是一种理想的无机抗菌剂载体。可通过物理吸附将银载入介孔硅孔道中，制得载银量很大的纳米抗菌剂，特点是颗粒尺寸小、粒径分布窄、抗菌谱广、高效、无毒、耐高温、抗菌持久。

随着材料学及工业学的进步，伤口敷料经历了从传统纱布敷料、合成敷料、生物敷料，到新型医用生物合成敷料的变化过程。聚乙烯醇海绵是一种非纤维多孔结构的材料，生物相容性良好且化学性能稳定，机械强度高，具有优良的亲水、吸液和吸血性能、抗生物降解性能好以及成本低廉等优点，在医用敷料领域具有广阔的应用前景。胶原是一种有效的医用可降解材料，具有良好的保湿性能、能有效促进皮肤组织愈合、修复消炎、更新皮肤等优点；近年来，也被应用于医用敷料领域。如中国专利201110427726.X公开了一种海洋源复合胶原敷料的制备方法；中国专利201310079643.5公开了医用胶原敷料及其制备方法和用途；中国专利03135277.4公开了亲水性聚氨酯创伤敷料及其制备方法；中国专利88105184.5公开的医用高分子透明敷料的生产方法；程莉萍等[程莉萍,胡英,郑昌琼,唐小红.聚氨酯抗菌创伤敷料的制备及其灭菌效果的研究,2004.4.240-243]对聚氨酯抗菌创伤敷料的制备及其灭菌效果的研究；彭锐等[彭锐,邹阳,刘勇.明胶、白芨胶载药生物敷料的制备及理化性能分析.临床和实验医学杂志.2007.6.142-143]也对明胶、白芨胶载药生物敷料的制备及理化性能进行了分析；中国专利200410010849.3公开了含药物、壳聚糖的聚乙烯醇水凝胶敷料及其制备方法，但该方法使用辐射交联法，制备工艺复杂，产品的力学强度不够，易损坏；叶春婷等[叶春婷、陈鸿辉、邹海燕、潘政军、彭燕豪.聚乙烯醇-胶原创伤敷料的研制,生物医学工程学杂志，2008,25.604-606]报道了聚乙烯醇-胶原创伤敷料的性能，但是制得的伤口敷料拉伸强度不理想。而目前市售的国产医用海绵也普遍存在强度低、抗伤口粘连差、易引发炎症等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料的制备方法。结合介孔硅、银、胶原和聚乙烯醇的优点，将具有广谱、高效、持久抗菌作用的银载入到生物相容性良好的介孔硅的孔道中，再具有消炎、止血、抗粘连等优点的胶原包裹后，复合在具有较高的强度和吸水能力的聚乙烯醇海绵上，制备出一种银离子释放能持续释放，抗菌性能好，生物相容性好，力学强度高、泡孔致密均匀、发泡效果好的胶原/聚乙烯醇复合海绵作为医用敷料，应用于治疗感染性伤口、手术切口、外科创伤、体表溃疡、各种烧烫伤创伤等，本发明的制备方法工艺简单，成本低廉，易于产业化。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备载银介孔硅：将硝酸银溶解于去离子水，得到1wt％～2wt％硝酸银水溶液；将100～200mg介孔硅超声分散于10ml硝酸银水溶液，于摇床上振荡得到混悬液；将该混悬液冷冻后冷冻干燥得到载银介孔硅；

(2)制备载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液：将聚乙烯醇-AH26溶于90～100℃的去离子水，冷却至30～55℃，得到聚乙烯醇溶液；将胶原溶于醋酸水溶液中，得到胶原溶液；将载银介孔硅超声分散于胶原溶液，得到载银介孔硅/胶原共混液；将载银介孔硅/胶原共混液和聚乙烯醇溶液混匀，得到载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液；所述载银介孔硅与胶原溶液的质量体积比为0.01～0.03g/ml；

(3)制备缩醛化聚乙烯醇：将聚乙烯醇-AH26溶于90～100℃的去离子水，冷却至30～55℃，加入十二烷基硫酸钠、35wt％～40wt％甲醛溶液、碳酸钙，将温度保持在30～55℃并高速搅拌，再加入33wt％～38wt％盐酸，将温度保持在30～55℃并继续高速搅拌，得到泡沫状缩醛化聚乙烯醇；

(4)将温度保持在30～55℃，向步骤(3)得到的泡沫状缩醛化聚乙烯醇中边搅拌边逐滴加入步骤(2)得到的载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液，注入聚丙烯模具中，固化，冷却后从模具中取出，制得载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料。

上述方法中，所述聚乙烯醇-AH26的聚合度为2600，醇解度为97.0～98.8，粘度mPa.s(cp)为58～66。

上述方法中，步骤(1)中，所述摇床振荡速度为30～60rpm；振荡时间为24～72h；所述冷冻干燥时间为24～72h。

上述方法中，步骤(2)中，所述聚乙烯醇-AH26与去离子水的质量体积比为(0.5～1.5):100g/mL；所述胶原与醋酸水溶液的质量体积比为(0.5～1.5):100g/mL；所述胶原溶液和聚乙烯醇溶液的体积比为1:(1～1.5)。

上述方法中，步骤(3)中，所述聚乙烯醇-AH26与去离子水的质量体积比为1：(6～10)g/mL；所述十二烷基硫酸钠与聚乙烯醇-AH26的质量比为(0.05～0.20)：20；所述甲醛溶液与去离子水的体积比为(12～25)：120；所述碳酸钙与聚乙烯醇-AH26的质量比为(1～3)：20；所述盐酸与去离子水的体积比为(15～20)：150。

上述方法中，步骤(4)中，所述缩醛化聚乙烯醇与载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液的体积比为(12～20)：1。

上述方法中，步骤(2)中，所述醋酸水溶液中醋酸的质量分数为1～3％。

上述方法中，步骤(3)中，所述高速搅拌的转速为1500～2500r/min，时间为15～20min。

上述方法中，步骤(4)中，所述固化的温度为50～60℃，时间为8～10h。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的抗菌敷料生物相容性好，能够止血消炎，促进创面愈合；

(2)本发明的的制备方法不使用发泡剂，使用交联剂交联，得到的医用敷料孔隙率高、空隙致密均匀，力学拉伸强度高；

(3)本发明的载银抗菌敷料银离子释放周期长，能有效抗菌；

(4)本发明的的制备方法工艺简单，对设备没有过高要求，原料价低易得，成本低廉，易于实现产业化。

附图说明

图1为本发明实施例1、2和3制备的载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料的体外释药曲线。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的实施方式作进一步解释说明。

实施例1

(1)将0.2g硝酸银溶解于10ml去离子水，得到硝酸银水溶液；将0.1g介孔硅超声分散于10ml硝酸银水溶液，于摇床上45rpm振荡72h得到混悬液；将该混悬液冷冻后冷冻干燥48h得到载银介孔硅；

(2)制备载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液：将0.05g胶原溶于5mL 1％(wt.)醋酸水溶液中，得到1.0％(wt.)胶原溶液；将去离子水在90～100℃加热至沸腾，将0.05g聚乙烯醇-AH26溶于5mL沸腾的去离子水中，冷却，得到1.0％(wt.)聚乙烯醇溶液；将0.05g载银介孔硅超声分散于胶原溶液中，得到载银介孔硅/胶原共混液；将5mL载银介孔硅/胶原共混液和5mL聚乙烯醇溶液混合后充分搅拌，得到10mL载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液；

(3)制备缩醛化聚乙烯醇：将去离子水在90～100℃加热至沸腾，将20g聚乙烯醇-AH26溶于200mL沸腾的去离子水中，降温至50℃，加入0.20g十二烷基硫酸钠、20mL 35％(wt.)甲醛溶液、2.0g碳酸氢钠，保持在50℃下并以1500r/min速度搅拌20min，再加入24mL 33％(wt.)盐酸，保持在50℃下并继续以1500r/min速度搅拌使溶液发泡至最大体积，得到泡沫状缩醛化聚乙烯醇；

(4)在50℃下向200mL步骤(3)得到的泡沫状缩醛化聚乙烯醇中边搅拌边逐滴加入10mL步骤(2)得到的载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液，注入聚丙烯模具中在50℃下固化10h，冷却至室温，从模具中取出，制得载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料。

实施例2

(1)将0.1g硝酸银溶解于10ml去离子水，得到硝酸银水溶液；将0.15g介孔硅超声分散于10ml硝酸银水溶液，于摇床上30rpm振荡24h得到混悬液；将该混悬液冷冻后冷冻干燥72h得到载银介孔硅；

(2)制备载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液：将0.075g胶原溶于5mL 2％(wt.)醋酸水溶液中，得到1.5％(wt.)胶原溶液；将去离子水在90～100℃加热至沸腾，将0.1125g聚乙烯醇-AH26溶于7.5mL沸腾的去离子水中，冷却，得到1.5％(wt.)聚乙烯醇溶液；将0.1g载银介孔硅超声分散于胶原溶液中，得到载银介孔硅/胶原共混液；将5mL载银介孔硅/胶原共混液和7.5mL聚乙烯醇溶液混合后充分搅拌，得到12.5mL载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液；

(3)制备缩醛化聚乙烯醇：将去离子水在90～100℃加热至沸腾，将20g聚乙烯醇-AH26溶于120mL沸腾的去离子水中，降温至35℃，加入0.10g十二烷基硫酸钠、25mL 40％(wt.)甲醛溶液、3.0g碳酸钙，保持在35℃下并以1500r/min速度搅拌20min，再加入12mL 38％(wt.)盐酸，保持在35℃下并继续以1500r/min速度搅拌使溶液发泡至最大体积，得到泡沫状缩醛化聚乙烯醇；

(4)在35℃下向150mL步骤(3)得到的泡沫状缩醛化聚乙烯醇中边搅拌边逐滴加入12.5mL步骤(2)得到的载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液，注入聚丙烯模具中在50℃下固化9h，冷却至室温，从模具中取出，制得载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料。

实施例3

(1)将0.3g硝酸银溶解于10ml去离子水，得到硝酸银水溶液；将0.2g介孔硅超声分散于10ml硝酸银水溶液，于摇床上60rpm振荡36h得到混悬液；将该混悬液冷冻后冷冻干燥24h得到载银介孔硅；

(2)制备载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液：将0.025g胶原溶于5mL 3％(wt.)醋酸水溶液中，得到0.5％(wt.)胶原溶液；将去离子水在90～100℃加热至沸腾，将0.3g聚乙烯醇-AH26溶于60mL沸腾的去离子水中，冷却，得到0.5％(wt.)聚乙烯醇溶液；将0.15g载银介孔硅超声分散于胶原溶液中，得到载银介孔硅/胶原共混液；将5mL胶原溶液和6mL聚乙烯醇溶液混合后充分搅拌，得到11mL载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液；

(3)制备缩醛化聚乙烯醇：将去离子水在90～100℃加热至沸腾，将20g聚乙烯醇-AH26溶于150mL沸腾的去离子水中，降温至35℃，加入0.05g十二烷基硫酸钠、24mL 38％(wt.)甲醛溶液、1.0g碳酸钙，保持在35℃下并以1500r/min速度搅拌20min，再加入20mL 35％(wt.)盐酸，保持在35℃下并继续以1500r/min速度搅拌使溶液发泡至最大体积，得到泡沫状缩醛化聚乙烯醇；

(4)在35℃下向165mL步骤(3)得到的泡沫状缩醛化聚乙烯醇中边搅拌边逐滴加入11mL步骤(2)得到的载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液，注入聚丙烯模具中在55℃下固化8h，冷却至室温，从模具中取出，制得载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料。

分别测定本发明实施例1～3制备的载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料和现在市面产品1号(VSD一次性使用负压引流护创材料；VSD-2-15X10X1；密闭性生物活性敷料)、2号(高负压封闭引流装置；15×10cm；密闭性生物活性敷料)的物理性能，包括孔隙率、密度、孔径分布、最大孔径分布、干态和湿态拉伸强度、对去离子水和生理盐水的吸水率、保湿率和透气率，结果如表1所示。

表1本发明和市面产品的物理性能对比

由表1可知，本发明的抗菌敷料具有良好的力学和物理性能，能够满足抗菌敷料的要求，与市面产品相比，本发明的抗菌敷料孔隙率高、空隙致密均匀，拉伸强度良好，吸水率高，保湿率高，透气性好。

拉伸强度的测定方法如下：分别将干态和湿态的样品按GB/T634-1996切成标准样条，在美国Instron万能力学试验机上测定试样的拉伸强度。

吸水率的测定方法如下：将材料剪成1cm×1cm的样品，精密称定质量W₁，浸入含去离子水或生理盐水50mL的容器中，室温静置至吸水达饱和；取出后用滤纸吸去表面水分，精密称定质量W₂，计算吸水率，计算公式为：吸水率＝(W₂—W₁)/W₁×100％。

保湿率的测定方法如下：将所制海绵剪成2cm×2cm的样品，精密称定质量W₁，浸泡于去离子水中使其吸水达平衡，取出后500r/min离心3min，精密称定质量W₂，计算保湿率，计算公式为：保湿率＝(W₁-W₂)/W₁×100％。

透气率的测定方法如下：广口瓶内装一定量的蒸馏水，用材料密封瓶口，以另一个装有蒸馏水的不封口广口瓶作为对照组，室温放置24h，计算透气率，计算公式为：透气率＝24h失水量/对照组失水量×100％。

材料抗菌性能测试：取金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)、大肠杆菌(8099)、白色念珠菌(ATCC10231)、铜绿假单胞菌(ATCC 15442)、伤寒沙门菌的斜面新鲜培养物，将菌液进行活菌计数，并用稀释液(含1％蛋白胨的0.03mol/L PBS(pH＝7.4))配制成含菌量均为5×105～10×106cfu/mL的菌悬液。将实施例1～3分别放入无菌平皿中，加菌悬液50μL于各样本上记录各管加菌时间，分别于加菌后2，5，10，20，60min间隔时间，接种血平板，同时将样本放入5mL营养肉汤管内。将接种细菌的血平板及肉汤管放37℃培养48h，观察初步结果，在无菌生长管继续培养至第7天。若肉汤管浑浊及血平板有菌生长，记为阳性，以(+)表示；如第7天仍澄清，视为无菌生长，以(–)表示。

表2材料作用不同时间的杀菌效果

表中数据从左到右分别是实施例1～3

从表2中可以看出，材料对菌种的作用时间到60min时，对所有5种实验菌种均为“-”，呈现良好杀菌作用。杀菌试验结果说明：载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料对所有5种实验菌种均有良好的杀菌作用，具有广谱抗菌、强效抗菌的特点。

载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料体外释药曲线实验：将20mg载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料加入PBS缓冲液至总体积为100mL，密封后，保持温度在37±1℃，60rpm下置于Forma 481型摇床(Forma公司，美国)中振摇，每隔一段时间，利用紫外分光光度法测定上清液中的银浓度，根据投入的药物量及上清液的体积可计算出此时药物释放的百分比；每次取液后往沉淀中加入新鲜PBS缓冲液至总体积为100mL，继续振摇；释放总时间为21天，根据时间和累积释放百分比得到药物释放曲线；结果如图1所示，可以看出，银的缓释时间长；到第21天时，累积释放量为98.32％。总体缓释效果好。

Claims

1.一种载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备载银介孔硅：将硝酸银溶解于去离子水，得到1 wt %~2 wt %硝酸银水溶液；将100~200 mg介孔硅超声分散于10 ml硝酸银水溶液，于摇床上振荡得到混悬液；将该混悬液冷冻后冷冻干燥得到载银介孔硅；

（2）制备载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液：将聚乙烯醇-AH26溶于90~100℃的去离子水，冷却至30～55℃，得到聚乙烯醇溶液；将胶原溶于醋酸水溶液中，得到胶原溶液；将载银介孔硅超声分散于胶原溶液，得到载银介孔硅/胶原共混液；将载银介孔硅/胶原共混液和聚乙烯醇溶液混匀，得到载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液；所述载银介孔硅与胶原溶液的质量体积比为0.01~0.03g/ml；

（3）制备缩醛化聚乙烯醇：将聚乙烯醇-AH26溶于90~100℃的去离子水，冷却至30～55℃，加入十二烷基硫酸钠、35 wt %~40 wt %甲醛溶液、碳酸钙，将温度保持在30～55℃并高速搅拌，再加入33 wt %~38 wt %盐酸，将温度保持在30～55℃并继续高速搅拌，得到泡沫状缩醛化聚乙烯醇；

（4）将温度保持在30～55℃，向步骤（3）得到的泡沫状缩醛化聚乙烯醇中边搅拌边逐滴加入步骤（2）得到的载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液，注入聚丙烯模具中，固化，冷却后从模具中取出，制得载银介孔硅/胶原/缩醛化聚乙烯醇抗菌敷料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇-AH26的聚合度为2600，醇解度为97.0~98.8，粘度mPa.s(cp)为58~66。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述摇床振荡速度为30~60rpm；振荡时间为24~72h；所述冷冻干燥时间为24~72h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述聚乙烯醇-AH26与去离子水的质量体积比为（0.5~1.5）:100g/mL；所述胶原与醋酸水溶液的质量体积比为（0.5~1.5）:100g/mL；所述胶原溶液和聚乙烯醇溶液的体积比为1:（1~1.5）。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述聚乙烯醇-AH26与去离子水的质量体积比为1：（6~10）g/mL；所述十二烷基硫酸钠与聚乙烯醇-AH26的质量比为（0.05～0.20）：20；所述甲醛溶液与去离子水的体积比为（12～25）：120；所述碳酸钙与聚乙烯醇-AH26的质量比为（1～3）：20；所述盐酸与去离子水的体积比为（15～20）：150。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述缩醛化聚乙烯醇与载银介孔硅/胶原/聚乙烯醇共混液的体积比为（12~20）：1。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述醋酸水溶液中醋酸的质量分数为1~3%。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述高速搅拌的转速为1500~2500r/min，时间为15~20min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述固化的温度为50～60℃，时间为8～10h。