CN104324407A

CN104324407A - 一种纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料的制备方法

Info

Publication number: CN104324407A
Application number: CN201410497949.7A
Authority: CN
Inventors: 郭养浩; 郑允权; 石贤爱
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: CN104324407B

Abstract

本发明公开了一种纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料的制备方法，包括以下步骤：（1）壳聚糖纤维无纺布表面预处理：将酸液喷淋在壳聚糖纤维表面，使酸液浸润无纺布表面，处理1-5min后，用去离子水清洗；（2）将经过预处理的无纺布浸泡在0.0048-0.036mmol/mL硝酸银溶液中，常温摇荡30min；（3）取出无纺布沥干后，晾干至含水率为30%-40%；（4）将等饱和吸水量的0.036-0.27mmol/mL氯化钠溶液均匀喷于无纺布表面，氯化钠摩尔数为吸附银摩尔数的1.2-1.5倍，反应5-10min；（5）喷淋去离子水快速冲洗后，沥干，于50-60℃条件下真空干燥。本制备方法银回收率高。所制得的纳米氯化银抗菌材料物理化学性能稳定，抗（抑）菌性能良好，氯化银粒子与壳聚糖纤维的固着性能良好，可作为医用创伤敷料。

Description

一种纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料的制备方法

技术领域

本发明属于抗菌材料制备领域，具体涉及一种纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料的制备方法。

背景技术

银具有良好的抗菌功能，广谱杀菌、无任何耐药性。银离子类抗菌剂和纳米银抗菌剂是最常用的银系抗菌剂。银系抗菌剂的载体有沸石、磷酸盐、活性炭及纤维材料等。

银离子类抗菌剂在抗感染外用药剂中广泛应用。然而，银离子化学性质活泼，易转化形成棕色的银复合物，严重影响康复后伤口皮肤的色泽，并且，对于深度创伤，银离子易于与伤口肌肉蛋白结合，不利于伤口愈合。

纳米银抗菌剂近十年得到广泛重视。采用化学制备方法可以制备出纳米级银颗粒，并能控制纳米银的粒径与形貌，化学还原法和光化学还原法是重要的纳米银化学制备方法。但单质银纳米粒子化学性质活泼，难以保持稳定的物理化学状态，也难以在较长的保存期保持纳米颗粒的分散性。在伤口渗液存在下，创伤敷料中纳米银粒子脱落，渗透并被动物体吸收。纳米银粒子在人体器官沉积可能导致的危害性尚未得到明确结论，这些因素限制了纳米银抗菌敷料的推广应用。

氯化银具有较高的抗菌活性和较稳定的物理化学性质。氯化银抗菌材料的制备及性能研究近年受到重视。

郭芳威在其硕士论文中公开了一种聚酯表面氯化银抗菌溶胶薄膜的制备方法，具体制备过程为：将AgNO₃和过量1/2左右的NaCl混合均匀，在水醇溶剂中添加聚合物分散剂，搅拌形成氯化银均相溶胶，陈化成为均相溶胶后，采用浸渍提拉在PET薄膜表面制成湿凝胶薄膜，通过初步干燥、二次烘干制成均匀致密的薄膜。该法制备的大部分纳米氯化银颗粒浸没在凝胶中，难以有效发挥接触抗菌作用，而且，所公布的关于氯化银抗菌溶胶薄膜的制备方法及其薄膜均不适用于医用抗菌敷料。

专利申请201310409882.2“一种含纳米氯化银粒子细菌纤维素纤维及其制备方法”报道了一种负载于细菌纤维素纤维氯化银纳米粒子的制备方法，利用细菌纤维素独特的三维网状微纤结构和高氧密度（醚键和羟基）构成的纳米氯化银粒子原位合成的有效纳米反应器原理，反复在银盐和氯化盐溶液浸泡、冲洗和干燥制得产品。该专利申请所用的负载材料为细菌纤维素纤维，其特征为表面具有高氧密度区域，可做为银离子吸附区域，该专利申请未提及制备过程银的回收率以及氯化银粒子在纤维表面的固着性能。

壳聚糖纤维具有良好的护创止血性能和一定的抑菌性能，可做为创伤敷料的基质。将壳聚糖纤维无纺布作为纳米氯化银的载体材料，可制备具有良好抗菌性能的创伤敷料。然而，壳聚糖是带正电荷氨基的多糖，普通型壳聚糖纤维多采用碱性钠盐高温拉伸纺丝工艺制备而成，其表面结实光滑，具疏水性，难于大量选择性吸附带正电荷的银离子，并且在光滑的壳聚糖纤维表面形成的纳米银或纳米氯化银颗粒固着性能差，易于脱落。

本发明旨在克服上述缺陷，提供一种可用于伤口护创的纳米氯化银壳聚糖抗菌敷料的制备方法，经该方法可制得负载着抗菌性能强、物理化学性能稳定、且固着性能良好的氯化银纳米颗粒的壳聚糖纤维创伤敷料。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料的制备方法。经该方法所制得的纳米氯化银抗菌材料物理化学性能稳定，氯化银粒子与壳聚糖纤维无纺布的固着性能良好，可有效地发挥持久的抗菌作用，并且该抗菌材料用于深二度烧伤及其他创伤，无不良反应。

为了实现本发明目的，采用如下技术方案：

一种纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将酸液喷淋在壳聚糖纤维无纺布表面，处理1-5min后，用去离子水清洗；

（2）将经过预处理的无纺布浸泡在0.0048-0.036mmol/mL硝酸银溶液中，常温摇荡，选择性吸附30min；

（3）取出无纺布沥干后，晾干至含水率为30%-40%；

（4）将等饱和吸水量的0.036-0.27mmol/mL氯化钠溶液均匀喷淋于无纺布表面，氯化钠用量为无纺布上吸附银的摩尔量的1.2-1.5倍，氯化反应5-10min；

常规10*10 cm²的120克/米²的壳聚糖无纺布，吸水率高于700%，即，晾干至含水率低于40%的壳聚糖无纺布表面的喷水量达8mL时，接近达到饱和吸水状态；所喷涂的氯化钠溶液中的氯化钠摩尔数为氯化反应所需摩尔数的1.2倍以上，足以保证氯化反应完全；

（5）喷淋去离子水快速冲洗后，沥干，于50-60℃条件下真空干燥，得到纳米氯化银抗菌敷料。

步骤（1）所述的酸液为硝酸、醋酸或表面活性剂混合而成，酸液中：酸浓度为0.001—0.05mol/L，表面活性剂浓度为0-0.5 mol/L。

所述的表面活性剂为烷醇酰胺、十二烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。

一种如上所述的制备方法制得的纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料。

本发明的无纺布可采用普通型壳聚糖纤维无纺布，当然也可采用改进型的壳聚糖纤维无纺布或壳聚糖纤维和其他化学纤维的混纺无纺布。但是，普通型壳聚糖纤维无纺布具有良好的生物相容性和抗菌性能，且价格合适，为较佳选择。壳聚糖纤维的直径为10-15μm。

银是贵金属，提高银回收率是银盐抗菌材料制备技术的重要技术指标。合适的银负载量以及所制备的纳米氯化银粒子粒径分布均匀性、纳米粒子物理化学性质的稳定性、优良的抗菌活性以及纳米粒子在壳聚糖纤维上的固着性能都是银盐抗菌敷料关键性的技术参数。

本发明的有益技术效果为：

（1）采用碱性钠盐高温拉伸纺丝工艺制备的普通型壳聚糖纤维无纺布表面结实光滑，具疏水性；壳聚糖纤维无纺布经预处理后，表面广泛形成缺陷部位，不仅有利于硝酸银的选择性吸附，银盐回收率高达95-97%；而且，可保证纤维表面银分布均匀，有利于制备粒径20-100nm的氯化银纳米粒子；

（2）本工作采用等饱和吸水量的氯化钠溶液进行氯化反应，可显著减少银的流失和银盐的迁移聚集，且氯化反应步骤的银回收率高于98%，而采用大量流动相氯化物溶液进行氯化反应的对照组，银回收率不足75%；

（3）所制得的纳米氯化银颗粒在经预处理过的壳聚糖纤维无纺布表面的固着性能良好，在生理盐水溶液中，轻微的震荡（100rpm）条件下，经预处理的壳聚糖无纺布上氯化银颗粒平均保留率高于98.3%，而对照组（未经预处理的壳聚糖无纺布）平均银保留率仅为70.4%，纳米粒子固着性能的提高不但有利于保持持久的抗菌活性，而且，可减少对纳米颗粒脱落导致纳米颗粒在动物脑肾器官积累的不良后果；

（4）氯化银的物理化学性质稳定，稳定性试验表明，所制备的纳米氯化银颗粒具有良好的稳定的粒径分布和良好的抗菌活性；动物深二度烧伤愈合实验表明，氯化银壳聚糖敷料对伤口愈合无不良影响，与生理盐水以及磺胺嘧啶银对照组相比，更有利于伤口的愈合。

附图说明

图1为银负载量为20mg的电镜扫描图；

图2为银负载量为60mg的电镜扫描图。

具体实施方式

本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。

实施例1

壳聚糖无纺布的表面预处理

取壳聚糖纤维无纺布（120克/m²）10*10cm²，分别浸于硝酸+醋酸以及硝酸+醋酸+表面活性剂溶液中，进行纤维表面的预处理，预处理条件见附表1。

表1 壳聚糖纤维表面预处理条件

表面活性剂1、2、3分别采用：烷醇酰胺、十二烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚，用量为0.1-0.5mol/L。

（1）当表面活性剂1浓度0.1mol/L，酸浓度0.001 mol/L，酸液体积100mL浸泡时间1min时，壳聚糖纤维的失重1.14%，通过扫描电镜图可看出纤维表面有明显缺陷处；

（2）当表面活性剂1浓度0.3mol/L，酸浓度0.01 mol/L，酸液体积50mL浸泡时间3min时，壳聚糖纤维的失重2.31%，通过扫描电镜图可看出纤维表面有明显缺陷处；

（3）当表面活性剂2浓度0.1mol/L，酸浓度0.001 mol/L，酸液体积100mL浸泡时间1min时，壳聚糖纤维的失重0.68%，通过扫描电镜图可看出纤维表面有明显缺陷处；

（4）当表面活性剂2浓度0.3mol/L，酸浓度0.002 mol/L，酸液体积100mL浸泡时间3min时，壳聚糖纤维的失重1.87%，通过扫描电镜图可看出纤维表面有明显缺陷处；

（5）当表面活性剂2浓度0.3mol/L，酸浓度0.005 mol/L，酸液体积100mL浸泡时间5min时，壳聚糖纤维的失重3.13%，通过扫描电镜图可看出纤维表面有明显缺陷处；

（6）当表面活性剂3浓度0.3mol/L，酸浓度0.001mol/L，酸液体积50mL浸泡时间1min时，壳聚糖纤维的失重1.5%，通过扫描电镜图可看出纤维表面有明显缺陷处；

（7）当表面活性剂3浓度0.5mol/L，酸浓度0.005 mol/L，酸液体积50mL浸泡时间3min时，壳聚糖纤维的失重3.5%，通过扫描电镜图可看出纤维表面有明显缺陷处；

（8）当表面活性剂3浓度0.5mol/L，酸浓度0.05 mol/L，酸液体积50mL浸泡时间3min时，壳聚糖纤维的失重7.5%，通过扫描电镜图可看出纤维表面有明显缺陷处。

在上述浓度的酸溶液中，壳聚糖纤维表面均会发生侵蚀作用；当酸浓度高于0.05 mol/L时可观察到纤维断裂，甚至发生较大程度的水解，壳聚糖纤维失重较为严重；因此酸浓度以0.001—0.05mol/L为宜。

实施例2

壳聚糖纤维对银盐的浸渍吸附

取若干片经过预处理的壳聚糖无纺布（10*10 cm²，预处理方法按照实施例1中（4）和（7）），分别浸泡于不同初始浓度的硝酸银溶液中，定期取样，分析溶液中残留的银离子浓度，未经预处理的壳聚糖无纺布作为对照样品；

经预处理的壳聚糖纤维对银离子的吸附表现为选择性吸附，在所选用的银离子浓度范围内，10分钟内对银离子的吸附速度很快，20分钟后趋缓，30分钟的吸附量占溶液总银量的95-97%，达到最大平衡吸附量；采用实施例1中（4）和（7）预处理方法制备的样品在银离子吸附速率上未表现出明显差别；

未经预处理的壳聚糖纤维无纺布作为对照样品，吸水速率慢，银离子吸附速率也慢，10分钟银离子吸附率约45%，30分钟的吸附量仅占溶液总银量的81-85%，延长浸泡时间至60min，银吸附量也仅有少量增加；

具体吸附情况如附表2所示。

表2 壳聚糖纤维对硝酸银的吸附状况

实施例3

纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌材料的制备

常用的抗菌敷料银负载量为10-150mg/10*10cm²，本工作设计了4种不同银负载量20、60、100、150 mg/10*10cm²；

（1）采用实施例1中（4）的方法预处理壳聚糖无纺布（10*10cm²）后，浸于40mL的0.0048mmol/mL硝酸银溶液，沥干后，热风干燥至含水量30%；均匀喷淋8mL的0.036 mmol/mL氯化钠溶液，氯化反应5min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量19.5mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为95.5%和98.5%，总银回收率94.1%。

（2）采用实施例1中（4）的方法预处理壳聚糖无纺布（10*10cm²）后，浸于40mL的0.014 mmol/ mL 硝酸银溶液，沥干后，热风干燥至含水量35%；均匀喷淋8mL的0.10 mmol/mL氯化钠溶液，氯化反应10min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量57.2mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为95.7%和98.9%，总银回收率94.6%。

（3）采用实施例1中（4）的方法预处理壳聚糖无纺布（10*10cm²）后，浸于40mL的0.024 mmol/mL硝酸银溶液，沥干后，热风干燥至含水量35%；均匀喷淋8mL的0.18 mmol/mL氯化钠溶液，氯化反应10min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量98.4mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为96.2%和98.7%，总银回收率94.9%。

（4）采用实施例1中（4）的方法预处理壳聚糖无纺布（10*10cm²），浸于40mL的0.036 mmol/mL硝酸银溶液，沥干后，热风干燥至含水量30%；均匀喷淋8mL的0.27 mmol/mL氯化钠溶液，氯化反应5min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量147.6mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为96.6%和98.3%，总银回收率94.9%。

（5）采用实施例1中（7）的方法预处理壳聚糖无纺布（10*10cm²），浸于40mL的0.0048 mmol/mL硝酸银溶液，沥干后，热风干燥至含水量36%，均匀喷淋8mL的0.032 mmol/mL氯化钠溶液，氯化反应10min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量19.5mg, 硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为95.2%和98.9%，总银回收率94.1%。

（6）采用实施例1中（7）的方法预处理壳聚糖无纺布（10*10cm²），浸于40mL的0.014 mmol/mL硝酸银溶液，沥干后，热风干燥至含水量37%，均匀喷淋8mL的0.10 mmol/mL氯化钠溶液，氯化反应10min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量57.0mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为95.4%和98.8%，总银回收率94.2%。

（7）采用实施例1中（7）的方法预处理壳聚糖无纺布（10*10cm²），浸于40mL的0.024 mmol/mL硝酸银溶液，沥干后，热风干燥至含水量35%，均匀喷淋8mL的0.18mmol/mL氯化钠溶液，氯化反应5min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量98.8mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为96.8%和98.5%，总银回收率95.3%。

（8）采用实施例1中（7）的方法预处理壳聚糖无纺布（10*10cm²），浸于40mL的0.036 mmol/mL硝酸银溶液，沥干后，热风干燥至含水量39%，均匀喷淋8mL的0.26mmol/mL氯化钠溶液，氯化反应10min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量148.7mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为97.0%和98.6%，总银回收率95.6%。

对比例1

（1）取壳聚糖无纺布（10*10cm²），未经预处理，置于不锈钢盘内，浸于40mL的0.0048 mmol/mL硝酸银溶液；将0.048 mmol/mL氯化钠溶液连续缓慢流过无纺布，氯化反应10min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量13.8mg，, 硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为81.6%和82.0%，总银回收率66.9%。

（2）取壳聚糖无纺布（10*10cm²），未经预处理，置于不锈钢盘内，浸于40mL的0.014 mmol/mL硝酸银溶液；将0.14 mmol/mL氯化钠溶液连续缓慢流过无纺布，氯化反应10min；。去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量43.3mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为83.5%和85.8%，总银回收率71.6%。

（3）取壳聚糖无纺布（10*10cm²），未经预处理，置于不锈钢盘内，浸于40mL的0.024 mmol/mL硝酸银溶液；将0.24 mmol/mL氯化钠溶液连续缓慢流过无纺布，氯化反应10min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量74.9mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为84.8%和85.2%，总银回收率72.2%。

（4）取壳聚糖无纺布（10*10cm²），未经预处理，置于不锈钢盘内，浸于40mL的0.038 mmol/mL硝酸银溶液；将0.38 mmol/mL氯化钠溶液连续缓慢流过无纺布，氯化反应10min；去离子水清洗后，真空干燥，制备成品；

最终产品银负载量112.2mg，硝酸银浸渍和氯化反应工序的银回收率分别为84.7%和85.3%，总银回收率72.2%。

通过实施例3与对比例1的实验结果相比可知：等饱和吸水量的氯化反应过程控制保证了氯化反应工序高的银回收率多批次重复氯化反应过程的平均银回收率高达98.7%，而采用过量流动相氯化钠溶液进行氯化反应的对照组（001-004），平均银回收率仅为85.8%。

按照本发明的制备方法制得的纳米氯化银抗菌材料表面可形成粒径均一、分布均匀的纳米氯化银晶体颗粒。对所制备的样品进行X衍射分析，X衍射图表明壳聚糖纤维上负载的银离子已转化成氯化银，未见单质银和氧化银的特征峰。电镜扫描分析表明，在10*10平方厘米壳聚糖纤维（120克/米²）的银负载量20-100mg时，样品表面可以看到粒子直径约20-100nm粒子分布均匀；当银含量增加至150mg时，除纳米颗粒外，还可观察到较大结晶状颗粒，较大粒子粒径为0.2-0.5μm；附图1为银负载量为20mg的电镜扫描图，附图2为银负载量为60mg的电镜扫描图。

实施例4

壳聚糖纤维材料的氯化银颗粒的固着能力

按实施例3中（2）和对比例1中（1）的方法分别制备银负载量为60mg/100cm²的样品A、B，模拟伤口状况，分别浸泡在50mL 0.9%氯化钠溶液（pH7.0）中，常温，100r/min振荡，在1h、1d、4d取样，分析所处理样品中的银含量，计算银固着率；银固着率=4天处理后样品的银含量/处理前样品的银含量。结果如下表3所示：

表3 壳聚糖纤维上氯化银粒子的固着能力

上述对比试验设置3次平行实验，在模拟伤口条件下，震荡4天后的A样品上平均银固着率为98.3%，而对照组样品B上平均银固着率仅为70.4%；由此可知，预处理步骤对于纳米氯化银在壳聚糖纤维上的固着性能影响极大。未经预处理的样品在实验条件下大量脱落，银脱落率高达30%左右。抗菌敷料中纳米银粒子的脱落对于生物安全性的影响尚无定论。

实施例5

纳米氯化银/壳聚糖无纺布的抑菌性能测定

分别将实施例3中（2）和（6）分别制得的样品C和D装入铝箔包装袋，进行稳定性加速实验，恒温40℃，90天，考察样品物理及生物学性能变化；稳定实验表明，所制备的样品均具有良好物理化学及生物学性能的稳定性，氯化银纳米粒子的粒径分布未见明显变化；

按国标GB15979-2002进行抑菌实验，实验数据汇于表4，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌，壳聚糖纤维表现出较好的抑菌效果，48小时抑菌率分别达到90.25、90.18和91.87%；本工作制备的样品C和D均具有良好的抑菌性能，对3种外科主要致病菌的抑菌率均达到了99.99%，纳米氯化银的存在使供试样品抑菌性能显著提升；样品C₁、D₁是稳定性试验第1天的样品，C₂、D₂是稳定性试验第90天的样品，抑菌率均达到99.99%，实验表明，本工作制备的氯化银/壳聚糖纤维敷料具有稳定的抑菌性能。

表4纳米氯化银/壳聚糖无纺布抑菌性能测定(48h)

*供试样品的银含量60mg/10*10cm²，样品1、2是稳定性试验第1、90天样品。

实施例5

纳米银抗菌材料对动物伤口愈合的影响

本工作将所制备的纳米氯化银/壳聚糖纤维敷料用于动物实验，供试敷料样品银含量为60mg/10*10cm²，对照样品是生理盐水/纱布和常用抗菌药磺胺嘧啶银/纱布。动物实验表明，纳米氯化银/壳聚糖纤维敷料对深二度烧伤伤口愈合没有不良作用。相对于生理盐水/纱布和磺胺吡啶银/纱布对照组，纳米氯化银/壳聚糖纤维敷料组的愈合率更高，达到94.5%，而对照组均低于90%。对7d、14d、21d、28d伤口处的血管内皮生长因子（VEGF，伤口愈合的修复因子）含量的测定数据也表明，纳米氯化银/壳聚糖纤维敷料处理的创面组织中VEGF数量较其他两组常用的护创敷料高。本发明的纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌材料对伤口愈合没有不良作用，且有利于伤口的愈合，适合于创伤敷料用途。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将酸液喷淋在壳聚糖纤维无纺布表面，处理1-5min后，用去离子水清洗；

（3）取出无纺布沥干后，晾干至含水率为30-40%；

2.根据权利要求1所述的纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的酸液由硝酸、醋酸或表面活性剂混合而成，酸液中：酸浓度为0.001-0.05mol/L，表面活性剂浓度为0-0.5 mol/L。

3.根据权利要求2所述的纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为烷醇酰胺、十二烷基苯磺酸、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。

4.一种如权利要求1所述的制备方法制得的纳米氯化银/壳聚糖纤维抗菌敷料。