CN106947268A

CN106947268A - 一种丝胶/甘油共混膜的制备方法及其产品和应用

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Publication number: CN106947268A
Application number: CN201710288174.6A
Authority: CN
Inventors: 何华伟; 杨梅蓉; 王叶菁; 蔡蕊; 陶刚; 赵萍; 夏庆友
Original assignee: Southwest University
Current assignee: Southwest University
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2017-07-14
Anticipated expiration: 2037-04-27
Also published as: CN106947268B

Abstract

本发明涉及一种丝胶/甘油共混膜的制备方法及其产品和应用，具体方法是将丝胶溶液与甘油混合后倒入模具中，烘干成膜，获得丝胶/甘油共混膜，利用甘油能克服丝胶的脆性和成形困难的缺点，增加丝胶膜的柔韧性，这使得丝胶膜与皮肤温和、柔软地接触，然后将丝胶/甘油共混膜通过绿色简单的方法表面原位合成纳米银，制成具有抗菌效果的纳米银/丝胶/甘油共混膜，并且具有优良的形状、稳定性和力学性能，同时具备良好生物相容性，具有重要的经济效益和社会意义。

Description

一种丝胶/甘油共混膜的制备方法及其产品和应用

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及一种丝胶/甘油共混膜的制备方法，还涉及由该方法制得的产品和应用。

背景技术

丝胶(sericin)和丝素(fibroin)是构成蚕丝蛋白的主要成分，丝胶蛋白占总蚕丝蛋白的25％-30％。丝胶具有18种氨基酸，其中大部分氨基酸具有羟基、羧基、氨基等极性基团，这些极性亲水基团赋予了丝胶良好的保湿性、吸湿性和反应活性。丝胶是一种天然的、容易获取的，且价格便宜的蛋白质资源。丝胶的高亲水性可保持伤口的湿润环境和吸收伤口渗出液，进而有助于伤口的治愈。丝胶蛋白能抗氧化、抗凝血，具有良好的生物相容性、反应活性和生物可降解性，因此丝胶蛋白被认为是理想的生物医用材料(参见文献：1、Zhang,Y.Q.,Applications of natural silk protein sericin inbiomaterials.Biotechnology advances 2002,20(2),91-100；2、Teramoto,H.,T.Kamedaand Y.Tamada."Preparation of Gel Film from Bombyx Mori Silk Sericin and ItsCharacterization as a Wound Dressing."Biosci Biotechnol Biochem 72,no.12(2008):3189-96；3、Cao,T.T.；Zhang,Y.Q.,Processing and characterization of silksericin from Bombyx mori and its application in biomaterials andbiomedicines.Materials science&engineering.C,Materials for biologicalapplications 2016,61,940-52.)。但纯丝胶固有的脆性使其成形困难，这极大地限制了丝胶在生物材料领域的应用。

现有技术通过在丝胶基材料中添加PEG-DE、戊二醛、N,N0-MBAAm和DMU等化学交联剂来增加丝胶材料拉伸性能的报道。但化学交联剂的引入会带来毒性和生物相容性低的问题。

纳米银因高效的抗菌效果被作为新型的抗菌剂使用。纳米银对真菌、病毒、革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌显示出广谱的抗菌活性。纳米银已广泛用于伤口敷料、服装、食品容器、药膏和植入涂料等领域。随着纳米技术的发展，借助紫外线在材料的表面原位合成纳米银成为了一种简单有效的方法(参见文献：1、Rai,M.,A.Yadav and A.Gade."SilverNanoparticles as a New Generation of Antimicrobials."Biotechnol Adv 27,no.1(2009):76-83；2、Ghosh,S.,R.Kaushik,K.Nagalakshmi,S.L.Hoti,G.A.Menezes,B.N.Harish and H.N.Vasan."Antimicrobial Activity of Highly Stable SilverNanoparticles Embedded in Agar-Agar Matrix as a Thin Film."Carbohydr Res 345,no.15(2010):2220-7；3、Lara,Humberto H.,Nilda V.Ayala-Liliana del CarmenIxtepan Turrent and Cristina Rodríguez Padilla."Bactericidal Effect of SilverNanoparticles against Multidrug-Resistant Bacteria."World Journal ofMicrobiology and Biotechnology 26,no.4(2009):615-621；4、Zhang,K.,G.Li andY.Hu."In Situ Loading of Well-Dispersed Silver Nanoparticles onNanocrystalline Magnesium Oxide for Real-Time Monitoring of CatalyticReactions by Surface Enhanced Raman Spectroscopy."Nanoscale 7,no.40(2015):16952-9；5、Wang,Xumei,Wenran Gao,Shuping Xu and Weiqing Xu."LuminescentFibers:In Situ Synthesis of Silver Nanoclusters on Silk Via UltravioletLight-Induced Reduction and Their Antibacterial Activity."ChemicalEngineering Journal 210,(2012):585-589.)。因此，研发一种绿色无毒的，具有一定形状、稳定性和力学性能，同时具备良好生物相容性的丝胶基抗菌材料，具有重要的经济效益和社会意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种丝胶/甘油共混膜的制备方法；本发明的目的之二在于提供由所述制备方法制得的丝胶/甘油共混膜；本发明的目的之三在于提供丝胶/甘油共混膜制备纳米银/丝胶/甘油共混膜的方法，本发明的目的之四在于提供由上述方法制得的纳米银/丝胶/甘油共混膜；本发明的目的之五在于提供所述纳米银/丝胶/甘油共混膜在制备抗菌材料中的应用。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种丝胶/甘油共混膜的制备方法，包括如下步骤：将丝胶溶液与甘油混合后倒入模具

中，烘干成膜，获得丝胶/甘油共混膜。

本发明中，所述丝胶溶液质量分数为1～5％，所述甘油加入量按加入后甘油对丝胶的质量比为10～50％。

本发明中，所述烘干优选25～65℃下烘干，更优选为65℃。

本发明中，丝胶溶液由以下方法制备：将蚕茧剪成碎片，于120℃、0.1Mpa条件下处理，然后置于-80℃的条件下冷冻8h，冷冻干燥，得到丝胶粉末，重溶制得丝胶溶液。

2、由所述制备方法制得的丝胶/甘油共混膜。

3、利用所述丝胶/甘油共混膜制备纳米银/丝胶/甘油共混膜的方法，将所述丝胶/甘油共混膜浸入硝酸银溶液，紫外辐射，制得纳米银/丝胶/甘油共混膜。

本发明中，所述硝酸银浓度为20～50mM。

本发明中，所述紫外辐射为在365nm下照射20～60min。

4、由所述方法制得的纳米银/丝胶/甘油共混膜。

5、所述纳米银/丝胶/甘油共混膜在制备抗菌材料中的应用。

优选的，所述抗菌为抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。

有益效果在于：本发明利用丝胶蛋白和甘油的特性先制备丝胶/甘油共混膜，然后以绿色原位合成纳米银，制得的纳米银/丝胶/甘油共混膜具有以下优点：添加甘油能克服丝胶固有的脆性和成形困难的缺点，增加丝胶膜的柔韧性，适当提升丝胶膜的吸湿和保湿能力，使丝胶膜可与皮肤温和，柔软地接触；纳米银具有强大的抑菌、杀菌作用和广谱的抑菌活性，可有效抑制大肠杆菌(革兰氏阴性菌)和金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)的生长。这种纳米银/丝胶/甘油共混膜克服了丝胶的脆性问题，能有效阻挡外来细菌对创面的侵袭，且制作方便、环保、高效、价格便宜，同时共混膜中的丝胶蛋白因其自身的优良性质将会促进创面的愈合。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为丝胶/甘油共混膜的力学性能测试；

图2为丝胶/甘油共混膜的接触角测试；

图3为丝胶/甘油共混膜的吸湿率和保水率测试；

图4为丝胶/甘油共混膜及纳米银/丝胶/甘油复合材料的扫描电镜表征；

图5为用抑菌圈检测纳米银/丝胶/甘油共混膜分别对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抑菌作用；

图6为用抑菌生长曲线检测纳米银/丝胶/甘油共混膜分别对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抑菌作用。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

一种丝胶/甘油共混膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)丝胶蛋白溶液的制备：将蚕茧剪成约1cm²的碎片，置于烧杯中，按1g蚕茧/20ml水加入去离子水，在121℃、0.1Mpa高温高压30min，过滤除去不溶解的丝素，收集滤液，冷冻干燥获得丝胶粉；按照一定比例取丝胶粉加入去离子水煮沸溶解，获得质量浓度为5％的丝胶溶液；

(2)丝胶/甘油共混膜的制备：分别将20μl、40μl、60μl、80μl、100μl甘油(密度1.25g/ml)分别加至装有4.98ml、4.96ml、4.94ml、4.92ml和4.90ml质量浓度为5％丝胶溶液的离心管中，混合均匀后，倒入模具中，65℃烘箱烘干成膜，分别获得甘油对丝胶质量比为10％、20％、30％、40％和50％的丝胶/甘油共混膜。

本实施例中，在25～65℃下烘干均可实现发明目的。

力学性能测试，使用动态机械分析仪(DMA Q800，TA，USA)对丝胶/甘油共混膜(甘油对丝胶质量比为10％、20％、30％、40％和50％)进行拉伸强度和断裂伸长率测试。将丝胶/甘油共混膜切成长度为20mm、宽度为4mm的条带备用，在进行测试之前，将每个样品的厚度输入到测试软件中。在室温条件下以0.1N的力进行实验，夹具之间的标准长度为10mm。利用应力-应变曲线计算膜的拉伸强度和断裂伸长率。每种类型的共混膜测试至少3个样品，结果如图1所示。结果显示，甘油质量比越高，拉伸强度越低，断裂伸长率越高，即柔韧性越好。

接触角测试，使用形状滴定分析仪(DSA100，Kruss，Germany)对丝胶/甘油共混膜的接触角进行测试。将样品切成约1cm²大小，平放在样品台上。随后，通过注射器将4μL去离子超滤水滴落在膜上，使用计算机配置的视频系统计算出与基底表面接触的水滴左侧和右侧的接触角大小，每种类型的共混膜测试至少3个样品，结果如图2所示。结果显示，甘油质量比越高，接触角越低，即吸水能力越强。

吸湿率和保湿率测试，将甘油对丝胶不同质量比的共混干膜切成1cm×1cm大小，称重精确(m1)。将干膜放置在相对湿度65％，温度25℃的条件下24小时，然后取出薄膜称重(m2)。每种类型的共混膜测试至少3个样品。膜的吸湿率等于(m2-m1)/m1×100％，结果如图3中A所示，结果显示，甘油质量比为10％～40％范围内，随着甘油浓度升高，膜的吸湿率增加，当甘油质量比达到50％时，膜的吸湿率降低；将甘油对丝胶不同质量比的共混干膜切成片(1cm×1cm)，小心称重(m3)，然后在65℃烘箱中烘烤2小时，冷却后称重(m4)。每种类型的共混膜测试至少3个样品，保水率等于m4/m3×100％，结果如图3中B所示。结果表明，甘油质量比对膜的保水率影响小。

实施例2

纳米银/丝胶/甘油共混膜的制备方法，包括如下步骤：

配制浓度为50mM的硝酸银溶液，将甘油对丝胶的质量比为40％的混合膜剪成小块，浸入现配好的硝酸银溶液中，用365nm紫外光分别照射20min、40min、60min，取出室温干燥后，获得不同辐射还原时间的纳米银/丝胶/甘油共混膜。

本实施例中，硝酸银溶液浓度在20～50mM条件下均可实现发明目的。

用扫描电子显微镜(SEM)(JCM-5000，JEOL，Tokyo，Japan)对丝胶/甘油共混膜及纳米银/丝胶/甘油共混膜的表面形态进行观察，以确认纳米银在丝胶/甘油共混膜的表面原位合成。在观察之前，将样品的表面喷金3分钟。结果如图4所示，结果表明纳米银以紫外辐射时间依赖性的方式在丝胶/甘油共混膜表面高效原位合成。

用抑菌圈检测纳米银/丝胶/甘油共混膜分别对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抑菌效果，将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌接种在100mL Luria-Bertani(LB)培养基中并分别用振荡培养箱以220rpm的速度37℃培养过夜。取停滞期的细菌均匀涂布在琼脂培养基平板上；将直径1.0cm的丝胶/甘油共混膜和纳米银/丝胶/甘油共混膜在紫外线下照射灭菌30分钟，放入用于抗菌试验的平板中，在37℃细菌培养箱培养12小时后，根据细菌圈的大小评价样品的抗菌活性。所有抗菌活性试验进行一式三份，抑菌圈结果参见图5和表1。结果显示，经不同时间照射制得的纳米银/丝胶/甘油共混膜均出现抑菌圈，而丝胶/甘油共混膜未出现抑菌圈，表明丝胶/甘油共混膜对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌无抑菌效果，合成纳米银后对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌效果。

表1、细菌圈的大小

用抑菌生长曲线检测纳米银/丝胶/甘油共混膜分别对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抑菌效果，将停滞期的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌接种到10mL Luria-Bertani(LB)培养基中，并用振荡培养箱220rpm、37℃培养至对数期。将加入和未加入丝胶/甘油共混膜和纳米银/丝胶/甘油共混膜的对数期细菌在37℃以恒定的振荡速度(220rpm)培养。收集不同时间间隔的细菌，测定其600nm处的光密度(OD600)。所有生长曲线试验进行一式三份，结果如图6所示。结果表明纳米银/丝胶/甘油共混膜能够明显抑制大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的生长。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种丝胶/甘油共混膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将丝胶溶液与甘油混合后倒入模具中，烘干成膜，获得丝胶/甘油共混膜。

2.根据权利要求1所述一种丝胶/甘油共混膜的制备方法，包括如下步骤：所述丝胶溶液质量分数为1～5％，所述甘油加入量为加入后甘油对丝胶的质量比为10～50％。

3.根据权利要求1所述一种丝胶/甘油共混膜的制备方法，其特征在于，所述烘干为在25～65℃下烘干。

4.由权利要求1～3任一项所述制备方法制得的丝胶/甘油共混膜。

5.利用权利要求4所述丝胶/甘油共混膜制备纳米银/丝胶/甘油共混膜的方法，其特征在于；将所述丝胶/甘油共混膜浸入硝酸银溶液，紫外辐射，制得纳米银/丝胶/甘油共混膜。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述硝酸银浓度为20～50mM。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述紫外辐射为在365nm下照射20～60min。

8.由权利要求5～7任一项所述方法制得的纳米银/丝胶/甘油共混膜。

9.权利要求8所述纳米银/丝胶/甘油共混膜在制备抗菌材料中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述抗菌为抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。