CN105435300B - 一种含纳米丝素蛋白的抑菌医用敷料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含纳米丝素蛋白的抑菌医用敷料，将纳米丝素蛋白溶液、聚乙烯醇溶液和淀粉溶液按体积比2～8:12～18:9～15混合，得到混合液；向混合液中添加醋酸锌溶液，调节体系pH值至6～7，再搅拌混合0.5～1h，‑12～‑20℃冷冻处理8～12h，然后在25～35℃下解冻2～6h，冷冻和解冻环节反复2～4次，再次放入‑12～‑20℃预冷冻4～8h，最后冷冻干燥18～30h，即得到本抑菌医用敷料。本发明医用敷料兼具抑菌性、促伤口愈合、提供营养的功能，抑菌性明显且有很好的促细胞生长性能和成型性。

Description

一种含纳米丝素蛋白的抑菌医用敷料

技术领域

本发明涉及医用敷料，特别涉及一种纳米丝素蛋白/醋酸锌/聚乙烯醇/淀粉复合抑菌医用敷料，属于医用敷料技术领域。

背景技术

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。另外，负压伤口治疗仪（也称真空辅助闭合治疗设备）是将吸引装置与特殊的伤口敷料连接后，使伤口保持在负压状态，由于其可以提高创面愈合率、促进细胞组织的生长、减少细菌定植和繁殖，可将跟换敷料的次数降到最少，使伤口达到快速愈合目的。

现有抗菌/抑菌医用材料主要分为三大类，第一类是以海藻酸盐、壳聚糖、细菌纤维素等为代表的抗菌高分子材料作为医用敷料的基材，达到抗菌作用，但此类抑菌材料抑菌以敷料基材抑菌为主，伤口腔体和表面的湿性环境中抑菌性能较差；第二类是以纤维负载纳米银、纳米氧化锌、纳米二氧化钛等为代表的纳米金属及其氧化物抗菌/抑菌敷料，此类抗菌敷料抗菌性能显著，但纳米材料的使用存在不确定风险；第三类是以花青素、双胍类、季铵盐类等为代表的添加抗菌剂的抗菌敷料，抗菌剂对伤口愈合存在一定的抑制作用。由此可见，实现湿性敷料的伤口腔体和表面的湿性环境中的安全/抑菌性能，且如果可以促进伤口愈合，更是有利于提高创面愈合的速度和质量。

家蚕丝蛋白作为一种优良的高分子动物蛋白，70%~80%的重量为丝素蛋白这种纤维蛋白，丝素蛋白作为人类开发利用较早的天然高分子材料，包含人体所必须的18种氨基酸。丝素蛋白具有良好的吸湿、放湿性能，经过酶解后得到的纳米级丝素蛋白水溶性良好，应用于生物敷料具有优异的保湿性能。纳米丝素蛋白还有生物降解性和优异的抑菌性，除此之外，丝素蛋白同活体组织有良好的亲和性，不会激活机体内T细胞调节的免疫应答反应，且有促细胞黏附、生长的功能。Minoura等对比家蚕丝素蛋白和胶原蛋白材料对L-929小鼠成纤维细胞在两种材料上黏附生长情况，结果显示丝素蛋白材料的促细胞生长作用明显优于胶原蛋白材料。大量的研究表明家蚕丝素蛋白有一定的抗凝血特性，良好的血液相容性使其作为与血液直接或间接接触的生物医用材料有非常广阔的发展前景。为其更好的应用于医用敷料，奠定了基础。

纳米丝素蛋白等电点为pH=4左右，当体系pH高于等电点时，纳米丝素蛋白与金属离子可以形成螯合物，如Au⁺，Ag⁺，Zn²⁺等。

淀粉是一种使用非常广泛的多糖类生物材料，结构为多羟基螺旋状刚性分子链，所以力学性能和耐水性能都比较差，成型困难。淀粉原料来源十分广泛、价格低廉，作为可完全进行生物降解的再生性天然高分子，生物相容性和降解性良好，通常作为填充剂和其他的高聚物进行共混得到可生物降解的新型材料，既可以降低成本还可以对新材料的降解性进行调节。然而目前还没有将纳米丝素蛋白和淀粉用于医用敷料的报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种含纳米丝素蛋白的抑菌医用敷料。本发明抑菌性医用敷料兼具抑菌性、促伤口愈合、提供营养的功能，抑菌性明显且有很好的促细胞生长性能和成型性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种含纳米丝素蛋白的抑菌医用敷料，其特征在于：按如下步骤制备而成，

1）备料：配制浓度为2.0%～4.0%(W/V)的纳米丝素蛋白溶液；配制浓度为8%～10%(W/V)的聚乙烯醇溶液；配制浓度为3%～6%(W/V)的淀粉溶液；配制浓度为20～50%(W/V)的醋酸锌溶液；纳米丝素蛋白溶液、聚乙烯醇溶液、淀粉溶液和醋酸锌溶液的溶剂均为蒸馏水；

2）加热水浴搅拌条件下，将纳米丝素蛋白溶液、聚乙烯醇溶液和淀粉溶液按体积比2～8:12～18:9～15混合，混合时间0.5～1h，得到混合液；

3）向混合液中添加醋酸锌溶液，醋酸锌与纳米丝素蛋白的质量比为1:1～1:3，氢氧化钠溶液调节体系pH值至6～7，再搅拌混合0.5～1h，-12～-20℃冷冻处理8～12h，然后在25～35℃下解冻2～6h，冷冻和解冻环节反复2～4次，再次放入-12～-20℃预冷冻4～8h，最后冷冻干燥18～30h，即得到本抑菌医用敷料。

所述纳米丝素蛋白溶液中的纳米丝素蛋白通过如下方法制备得到：采用盐溶酶解工艺，将废旧的茧壳或茧衣依次经醚类、醇类有机溶剂浸泡以除去其中的蜡质物、碳水化合物及灰分杂质，然后通过水煮沸进行脱胶、盐溶、透析、蛋白酶酶解后，浓缩、冷冻干燥即得到纳米级丝素蛋白粉末，尺寸为50～200nm。

步骤2）中纳米丝素蛋白溶液、淀粉溶液和聚乙烯醇溶液加热水浴搅拌混合的水浴加热温度为40～60℃。

相比现有技术，本发明具体优点如下：

1.本发明添加了保湿性能优良的纳米丝素蛋白，其生物相容性良好，安全无毒，本身具有一定的抑菌性，易于降解成人体所需氨基酸的营养物质被人体吸收利用。

2.本发明所制得的纳米丝素蛋白/醋酸锌/聚乙烯醇/淀粉医用敷料具备优异的抗菌性和促细胞生长性能。抑菌是基于纳米丝素蛋白，纳米丝素蛋白与锌离子螯合物抗菌作用。

3.本发明中纳米丝素蛋白/醋酸锌/聚乙烯醇/淀粉医用敷料制备方法简单，易于实现。

4.本发明中四种原料来源广泛，成本低廉，且可根据需要调节物料配比等工艺条件，从而得到满足临床上相应性能的医用敷料。

附图说明

图1-本发明实施例2得到的抑菌性医用敷料成型后实物形态图。

图2-本发明实施例2得到的抑菌性医用敷料经扫描电镜（SEM）拍摄所得断面形貌结构图，放大500倍。

图3-各实施例样品降解率。

图4-各实施例样品降解液及纳米丝素蛋白扫描结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

针对现有湿性敷料抗菌/抑菌性能以及纳米丝素蛋白螯合、抑菌特性，本发明将纳米丝素蛋白、淀粉、聚乙烯醇、醋酸锌制备成抗菌敷料，本发明的抑菌性医用敷料兼具抑菌性、促伤口愈合、提供营养的功能，抑菌性明显且有很好的促细胞生长性能和成型性。其具体制备过程如下：

1）备料：

1.1）将易溶性纳米丝素蛋白粉末溶解或分散于蒸馏水中，配制成浓度为2.0%～4.0%(W/V)的纳米丝素蛋白溶液；其中纳米丝素蛋白粉末按如下方法制备：将废旧的茧壳或茧衣用异丙醚浸泡48h除去蜡质，蒸馏水洗净烘干后用无水乙醇浸泡48h除去碳水化合物有机物和杂质，蒸馏水洗净烘干。再经0.5％的Na₂CO₃溶液煮沸30min三次脱胶，蒸馏水洗净烘干后得到纤维状的丝素蛋白。用摩尔比为1:2:8的CaC1₂/C₂H₅OH/ H₂O有机无机混合盐将纤维状的丝素蛋白进行溶解，溶解液于透析袋内透析3天，然后在pH=6.5～7.5，温度为37℃±2℃的酶解条件下用中性蛋白酶进行酶解，超滤膜过滤后浓缩冷冻干燥即得到纳米级丝素蛋白，尺寸为50～200nm。

1.2）将聚乙烯醇水浴加热溶解于蒸馏水中，配制成浓度为8%～10%(W/V)的聚乙烯醇溶液；

1.3）将淀粉粉末分散于蒸馏水中，水浴加热糊化，配制成浓度为3%～6%的淀粉溶液；

1.4）将醋酸锌配制成20～50%溶液；

2）加热水浴搅拌条件下，将纳米丝素蛋白溶液、聚乙烯醇溶液和淀粉溶液按体积比2～8:12～18:9～15混合，混合时间0.5～1h，得到混合液；水浴加热温度为40～60℃；

3）向混合液中添加醋酸锌溶液，醋酸锌与纳米丝素蛋白的质量比为1:1～1:3，氢氧化钠溶液调节体系pH值至6～7，再搅拌混合0.5～1h，-12～-20℃冷冻处理8～12h，然后在25～35℃下解冻2～6h，冷冻和解冻环节反复2～4次，再次放入-12～-20℃预冷冻4～8h，最后冷冻干燥18～30h，即得到本抑菌医用敷料。

下面将结合四个实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

表1为实施例1～4提供的含纳米丝素蛋白的抑菌医用敷料的各原料配方浓度，表2为在表1所示纳米丝素蛋白溶液、淀粉溶液和聚乙烯醇溶液浓度下三者的混合比例（体积比）。表3 为纳米丝素蛋白和醋酸锌质量比。

表1

%（重量百分比）	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					纳米丝素蛋白	2	2.5	3	4
聚乙烯醇	8	8.5	9	10
					淀粉	3	4	5	6
醋酸锌	20	30	40	50

表2

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					配方比例	2:12:9	3:14:11	4:18:13	5:15:18

表3

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					配方比例	1:1	1:1	2:1	3:1

每个实施例的反应温度、冷冻时间，反复冻融次数以及冷冻干燥的时间如表4所示。

表4

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					反应温度℃	40	45	50	60
冷冻温度℃	-12	-14	-16	-20
					冷冻时间h	2	3	4	6
解冻温度℃	25	25	30	35
					解冻时间h	6	4	6	2
冻融次数	4	1	3	2
					预冷冻温度℃	-20	-18	-16	-12
预冷冻时间h	4	5	6	8
					冷冻干燥时间h	18	22	26	30

经过以上处理方式，获得相应的含纳米丝素蛋白的抑菌医用敷料。

试验例

本发明实施例中所有的样品，取样（面积2cm*2cm），并称重，分别置于装有人工体液（Simulated Body Fluid, SBF）的烧杯中（浴比1:20），烧杯口要密闭严实，然后将装有SBF及实验材料的烧杯置于37±0.2℃中振荡48小时，将4个实施例样品冷冻干燥沉重，计算各实施例样品降解情况；将降解液采用紫外-可见光于250nm～350nm扫描，并与纳米丝素蛋白样品扫描结果进行对照分析降解液中是否存在纳米丝素蛋白；同时将降解液灭菌处理，采用国标细胞L-929小鼠成纤维细胞进行细胞生长性能测试，计算相对增殖率。

图1为本发明实施例2得到的抑菌性医用敷料成型后实物形态图；

图2为本发明实施例2得到的抑菌性医用敷料经扫描电镜（SEM）拍摄所得断面形貌结构图，放大500倍。

另外，抗菌性医用敷料根据标准QBT2591-2003采用抑菌率定量测试法测试该医用敷料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率效果表结果。抑菌率定量测试法采用肉膏蛋白胨培养基。将敷料直接和菌液振荡培养，使敷料同菌液充分的接触，可以较为准确的反映出抗菌性敷料的抗菌性能。

（1）各实施例样品48小时降解率，经测定如图3所示，实验显示个样品均有不同程度的降解/溶失。

（2）各实施例样品48小时降解液中，于250nm～350nm扫描显示均存在与纳米丝素蛋白相似的氨基酸特征峰，如图4所示。

（3）各实施例样品48小时降解液对L-929小鼠成纤维细胞进行细胞生长性能测试结果显示，相对增殖率最大超过2.0，如表5所示。

表5 各实施例降解液对L-929小鼠成纤维细胞的增殖率

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					增殖率	1.402	1.517	1.745	1.907

（4）取各实施例样品48小时降解液，测定其抑菌率（如表6所示），结果显示均具有明显的抑菌效果。

表6各实施例降解液抑菌率

抑菌率%	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					金黄葡萄球菌	58.93±1.04	62.93±1.16	65.28±1.59	70.03±2.13
大肠杆菌	51.30±1.20	53.54±1.31	55.09±1.34	57.54±1.78

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种含纳米丝素蛋白的抑菌医用敷料，其特征在于，按如下步骤制备而成：

1）备料：配制浓度为2.0%～4.0%(W/V)的纳米丝素蛋白溶液；配制浓度为8%～10%(W/V)的聚乙烯醇溶液；配制浓度为3%～6%(W/V)的淀粉溶液；配制浓度为20～50%(W/V)的醋酸锌溶液；纳米丝素蛋白溶液、聚乙烯醇溶液、淀粉溶液和醋酸锌溶液的溶剂均为蒸馏水；

2）加热水浴搅拌条件下，将纳米丝素蛋白溶液、聚乙烯醇溶液和淀粉溶液按体积比2～8:12～18:9～15混合，混合时间0.5～1h，得到混合液，所述水浴加热温度为40～60℃；

3）向混合液中添加醋酸锌溶液，醋酸锌与纳米丝素蛋白的质量比为1:1～1:3，氢氧化钠溶液调节体系pH值至6～7，再搅拌混合0.5～1h，-12～-20℃冷冻处理8～12h，然后在25～35℃下解冻2～6h，冷冻和解冻环节反复2～4次，再次放入-12～-20℃预冷冻4～8h，最后冷冻干燥18～30h，即得到本抑菌医用敷料；

所述纳米丝素蛋白溶液中的纳米丝素蛋白通过如下方法制备得到：采用盐溶酶解工艺，将废旧的茧壳或茧衣依次经醚类、醇类有机溶剂浸泡以除去其中的蜡质物、碳水化合物及灰分杂质，然后通过水煮沸进行脱胶、盐溶、透析、蛋白酶酶解后，浓缩、冷冻干燥即得到纳米级丝素蛋白粉末，尺寸为50～200nm。