CN105641739A - 一种抗菌止血复合海绵及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌止血复合海绵及其制备方法。该方法为：以羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料和海藻酸钠为原料，经过共混、离子交联和冷冻干燥，最终获得复合海绵。通过控制羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土的浓度、海藻酸钠的浓度和交联时间，得到具有三维网络结构的抗菌止血复合海绵。该过程操作简单，避免使用有机交联剂，是一种绿色、环保、快速的制备方法，完全符合“绿色化学”的要求。本方法制备的复合海绵具有良好的物理强度和抗菌性能，以及高吸水性、止血及促进伤口愈合等优点。因此，本发明抗菌止血复合海绵在生物医用材料领域有着巨大的应用前景。

Description

一种抗菌止血复合海绵及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米技术领域，具体涉及一种抗菌止血海绵及其制备方法。
背景技术
止血材料对于第一时间快速有效地控制出血，降低创伤，防止细菌感染具有重要意义。传统止血材料多种多样，但是均存在一定的缺点，如结构松散，对伤口处组织的枯附差，止血时间相对较长，可能会导致二次出血，容易产生病毒感染和保存期限较短等。作为新一代止血材料，无毒、无刺激、能自然降解的壳聚糖具有很高的开发价值。
壳聚糖是自然界中唯一带正电荷的碱性多糖，具有止血、抑菌、抗癌、促进创伤愈合等多种功能。壳聚糖可以制作成各种形式的止血材料，如粉末、溶液、纤维、多孔材料，以及凝胶、薄膜、泡沫等。根据不同的需要，壳聚糖可以通过化学改性得到功能增强的衍生物，如在壳聚糖上引入季铵基团能够增加更多的正电荷，其抗菌性能得到进一步提高。羧甲基化能够增强壳聚糖的水溶性，并且提供的交联位点。另外，壳聚糖衍生物也可以与有机蒙脱土形成层状硅酸盐纳米复合材料，在纳米尺度下，两者优势叠加，产生更加优异的性能。由于良好的组织相容性和较高的生物活性，壳聚糖基止血材料在生物医用材料有着广阔的应用前景。
本发明提供了一种抗菌止血复合海绵的制备方法，将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料和海藻酸钠进行交联，获得综合性能提高的复合海绵，克服了单纯壳聚糖止血材料存在韧性差和止血效果不显著的问题。
发明内容
本发明提供一种抗菌止血复合海绵及其制备方法。该复合海绵以羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料和海藻酸钠为原料，具有良好的物理强度和抗菌性能，以及高吸水性和促进伤口愈合等优点。
本发明具体通过以下技术方案实现：
一种抗菌止血复合海绵，该复合海绵由羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料和海藻酸钠组成，其中羧甲基壳聚糖季铵盐的重均分子量为2.5×105～1.6×106，羧甲基的取代度为40～75%，季铵盐的取代度为60～90%，有机蒙脱土经过表面活性剂改性，所使用表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
进一步地，羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料由微波合成法得到。
进一步地，复合海绵使用钙离子交联，不使用其他有机交联剂。
以上所述一种抗菌止血复合海绵的制备方法，以羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料和海藻酸钠为原料，经过共混、离子交联和冷冻干燥，最终获得复合海绵。
进一步地，羧甲基壳聚糖季铵盐的重均分子量为2.5×105～1.6×106，羧甲基的取代度为40～75%，季铵盐的取代度60～90%，本发明的羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料（载银壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料）是按发明201210038769已公开的方法得到，具体步骤：在搅拌的条件下将浓度为50mg/mL～300mg/mL的NaOH水溶液加入新鲜配制的浓度为0.1mg/mL～3.0mg/mL的AgNO3水溶液中形成黑色Ag2O沉淀，继续滴加NaOH水溶液至Ag2O沉淀不再增加，然后在搅拌条件下立即将重量百分比为2～25%氨水溶液滴入上述Ag2O悬浮液中，至Ag2O沉淀恰好溶解，得到[Ag(NH3)2]OH溶液。将水溶性的壳聚糖衍生物配成浓度为0.2mg/mL～100mg/mL的水溶液，与[Ag(NH3)2]OH溶液混合均匀，得混合液。将层状硅酸盐配制成浓度为5mg/mL～20mg/mL的悬浮液，室温溶胀0.5h～36h后得到层状硅酸盐悬浮液。把所得层状硅酸盐悬浮液置于微波反应器中，在微波辐射条件下，将所得的混合液缓慢滴入所得的悬浮液中，调节微波辐射功率为100W～800W，辐射温度为40℃～90℃，微波反应30min～120min，将产品在去离子水透析至中性，收集产品冷冻干燥，即得到羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料（载银壳聚糖基层状硅酸盐纳米复合材料）。
进一步地，有机蒙脱土经过表面活性剂改性，所使用表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
进一步地，制备具体包括如下步骤：将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶于去离子水中配成10mg/mL～50mg/mL的溶液，将海藻酸钠溶于去离子水中配成10mg/mL～50mg/mL的溶液，在搅拌的条件下，将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶液和海藻酸钠溶液均匀混合后转移至模具，并浸泡于1～5wt%氯化钙溶液中，反应0.5h～4h后冷冻干燥，即得到复合海绵。
进一步地，上述抗菌止血复合海绵的制备方法，反应在水相中进行，且不需添加任何有机交联剂。
进一步地，上述抗菌止血复合海绵的制备方法，所得到的复合海绵具有三维网络结构。
进一步地，上述抗菌止血复合海绵的制备方法，所得到的复合海绵具有高吸水性。
进一步地，上述抗菌止血复合海绵的制备方法，所得到的复合海绵具有抗菌性能。
进一步地，上述抗菌止血复合海绵的制备方法，所得到的复合海绵具有止血及促进伤口愈合的功能。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明使用离子交联法得到羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/海藻酸钠复合海绵，避免了使用有机交联剂，该复合海绵在生物医学材料领域有重要的研究与应用前景。
（2）本发明制备出的复合海绵结合了羧甲基壳聚糖季铵盐和有机蒙脱土的优势，具备了优异的抗菌性能和热稳定性，同时有机蒙脱土的加入使复合材料形成三维网络结构，提高比面积，从而更加有效抑制细菌生长和防止伤口感染。
（3）本发明制备出的复合海绵克服了单纯壳聚糖止血材料存在韧性差和止血效果不显著的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/海藻酸钠复合海绵的场发射扫描电镜照片。
图2为本发明实施例3的羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土、海藻酸钠和制得的复合海绵的红外光谱图。
图3为本发明实施例1-3制得的复合海绵的吸水率曲线图；其中横坐标为Sodiumalginatecontent（海藻酸钠含量），纵坐标为Waterabsorptionrate（吸水率）。
图4为实施例1-5制得的复合海绵的止血效果照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。
实施例1
将0.5g羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶于去离子水中配成50mg/mL的溶液，其中所使用羧甲基壳聚糖季铵盐的重均分子量为2.5×105，羧甲基的取代度为40%，季铵盐的取代度60%，将0.1g海藻酸钠溶于去离子水中配成10mg/mL的溶液，在搅拌的条件下，将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶液和海藻酸钠溶液均匀混合后转移至模具，此时羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料与海藻酸钠的重量比约为5:1，浸泡于1wt%氯化钙溶液中，反应0.5h后冷冻干燥，即得到复合海绵。
实施例2
将0.4g羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶于去离子水中配成40mg/mL的溶液，其中所使用羧甲基壳聚糖季铵盐的重均分子量为4.0×105，羧甲基的取代度为50%，季铵盐的取代度65%，将0.2g海藻酸钠溶于去离子水中配成20mg/mL的溶液，在搅拌的条件下，将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶液和海藻酸钠溶液均匀混合后转移至模具，此时羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料与海藻酸钠的重量比约为2:1，浸泡于2wt%氯化钙溶液中，反应1.0h后冷冻干燥，即得到复合海绵。
实施例3
将0.3g羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶于去离子水中配成30mg/mL的溶液，其中所使用羧甲基壳聚糖季铵盐的重均分子量为8.0×105，羧甲基的取代度为60%，季铵盐的取代度75%，将0.3g海藻酸钠溶于去离子水中配成30mg/mL的溶液，在搅拌的条件下，将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶液和海藻酸钠溶液均匀混合后转移至模具，此时羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料与海藻酸钠的重量比约为1:1，浸泡于3wt%氯化钙溶液中，反应2h后冷冻干燥，即得到复合海绵。
实施例4
将0.2g羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶于去离子水中配成20mg/mL的溶液，其中所使用羧甲基壳聚糖季铵盐的重均分子量为1.2×106，羧甲基的取代度为70%，季铵盐的取代度85%，将0.4g海藻酸钠溶于去离子水中配成40mg/mL的溶液，在搅拌的条件下，将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶液和海藻酸钠溶液均匀混合后转移至模具，此时羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料与海藻酸钠的重量比约为1:2，浸泡于4wt%氯化钙溶液中，反应3h后冷冻干燥，即得到复合海绵。
实施例5
将0.1g羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶于去离子水中配成10mg/mL的溶液，其中所使用羧甲基壳聚糖季铵盐的重均分子量为1.6×106，羧甲基的取代度为75%，季铵盐的取代度90%，将0.5g海藻酸钠溶于去离子水中配成50mg/mL的溶液，在搅拌的条件下，将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶液和海藻酸钠溶液均匀混合后转移至模具，此时羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料与海藻酸钠的重量比约为1:5，浸泡于5wt%氯化钙溶液中，反应4h后冷冻干燥，即得到复合海绵。
图1为实施例1制得的羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土/海藻酸钠复合海绵的场发射扫描电镜照片。从图中可以看到，复合海绵具有三维空洞结构，片层连续而紧密连接。除了交联作用外，带正电荷羧甲基壳聚糖季铵盐还能与带负电荷的海藻酸钠产生静电作用，因此进一步增强了复合海绵的物理强度。其它实施例制得的复合海绵的场发射扫描电镜效果与实施例1基本一致。
图2中a、b、c分别为羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土、海藻酸钠和实施例3制得的复合海绵的红外光谱图。羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土在1600cm-1和1412cm-1具有属于羧基弯曲振动的吸收峰，在1480cm-1产生季铵基伸缩振动吸收峰，而598cm-1则为有机蒙脱土的吸收峰。对于海藻酸钠，其在1612cm-1和1412cm-1也产生了相应的羧基伸缩振动吸收峰，而在1020cm-1是C-O的伸缩振动峰。对比发现，交联后的复合海绵具有以上两者的特征吸收峰，但是在1480cm-1的吸收峰明显减弱，这是因为海藻酸钠中的负电基团与季氨基产生静电相互作用。
图3中为实施例1-3制得的复合海绵的吸水率曲线。从吸水率曲线可以看出，随着海藻酸钠含量的增加，复合海绵的吸水能力逐渐增强。当海藻酸钠含量50%时，其吸水重量可达自生重量的21倍。
图4为实施例1-5制得的复合海绵的止血效果照片。从图中可知，复合海绵表现出优异的止血效果。

Claims (4)

1.一种抗菌止血复合海绵，其特征在于，该复合海绵由羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料和海藻酸钠组成，其中羧甲基壳聚糖季铵盐的重均分子量为2.5×105～1.6×106，羧甲基的取代度为40～75%，季铵盐的取代度为60～90%，有机蒙脱土经过表面活性剂改性，所使用表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌止血复合海绵，其特征在于，羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料由微波合成法得到。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌止血复合海绵，其特征在于，复合海绵使用钙离子交联，不使用其他有机交联剂。
4.制备权利要求1所述的一种抗菌止血复合海绵的方法，其特征在于，具体制备步骤如下：将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶于去离子水中配成10mg/mL～50mg/mL的溶液，再将海藻酸钠溶于去离子水中配成10mg/mL～50mg/mL的溶液，在搅拌的条件下，将羧甲基壳聚糖季铵盐/有机蒙脱土纳米复合材料溶液和海藻酸钠溶液均匀混合后转移至模具，并浸泡于1～5wt%氯化钙溶液中，反应0.5h～4h后冷冻干燥，即得到复合海绵。
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