CN107254742B - 用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网 - Google Patents

用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，该复合纳米纤维网由纳米银和聚乙烯醇/丝胶纳米纤维组成，纳米银在纳米纤维表面及内部均匀分布。本发明提供的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网制备方法中通过纺丝的方式可使纳米银颗粒均匀分布在聚乙烯醇/丝胶纤维中，有效避免了纳米银颗粒易出现局部团聚的现象，条件温和、操作简单、重复率高。本发明提供的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，透气性良好，具有优异的力学性能和吸水率，能够有效杀灭多种细菌，杀菌速度快且持久抑菌，可用于医用敷料。

Description

用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网
技术领域
本发明属于医疗卫生和纺织纤维加工领域，具体涉及用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网。
背景技术
皮肤的伤口处很容易受到细菌感染，导致伤口化脓并加重病情，现有技术中，医务人员多采用消毒后的棉纱对伤口进行包扎，一方面可以起到暂时性杜绝伤口与外界的接触的效果，另一方面可以利用棉纱良好的吸湿特性，对伤口处的渗出液进行吸附。但是棉纱本身并不具备抗菌效果，需要及时更换以防止棉纱上滋生的细菌将伤口感染，不仅增加了医务人员的工作负担，也不利于患者的健康恢复。
纳米材料因量子尺寸效应、表面效应及介电限域效应而具有突出的功能特性。纳米材料已显示出优于传统材料的突出的综合品质。纳米银具有突出的抗菌、杀菌功能，且不产生细菌耐药性，使用安全，在创伤、烧烫伤、皮炎、皮肤感染等疾病治疗方面有广泛的应用前景。
中国发明专利申请(公开号CN101721733A)公开了一种医用壳聚糖抗菌敷料，它是以壳聚糖纤维为原料，壳聚糖纤维上喷涂附着有载银纳米二氧化钛颗粒，制成敷料制品。其喷涂工艺为：壳聚糖纤维纺丝-切断成短纤维-在壳聚糖短纤维中喷涂载银纳米二氧化钛-制成壳聚糖制品。采用此工艺制备的壳聚糖抗菌敷料仅在敷料表面附着纳米材料且附着不均匀，易脱落，其功能不易完全发挥。
中国发明专利(公开号101141985B)公开了一种抗菌医用敷料的制造方法及其用途，其所制得的羧甲基壳聚糖纤维是由壳聚糖纤维经碱化，再与氯乙酸进行醚化反应制得。这种敷料覆盖创面可防止体液中的水分损失，为伤口愈合提供一个积极的湿润环境，并保持创面不积液，无浸蚀，隔绝细菌感染，并可起到消炎、止血、镇痛，促进组织愈合。虽然在壳聚糖纤维上引入吸水性能很强的羧甲基，增加了其吸湿性能和对金属离子的螯合能力，但其存在抗菌能力不强的问题。
因此研制出一种抗菌性强、吸湿性能优异的用于医用敷料的材质是需要进一步研究的技术问题。
发明内容
为克服现有医用敷料材质的不足，本发明提供了一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，可有效解决现有医用敷料材质的不足。具体技术方案如下：
一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，该复合纳米纤维网由纳米银和聚乙烯醇/丝胶纳米纤维组成，其中纳米银在聚乙烯醇/丝胶纳米纤维表面及内部均匀分布。
一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定的纳米银粉，以去离子水为溶剂，放在超声波清洗机进行超声分散45min，直至纳米银完全分散溶解，之后放在磁力搅拌器上搅拌，30min后从磁力搅拌器中取出；
(2)称取一定的量的聚乙烯醇，倒入纳米银溶液，室温溶胀30min，然后放在恒温磁力水浴锅中，在95℃±3℃水浴中溶解4h，室温冷却50min；
(3)称量一定量的丝胶，倒入PVA/AGNPs溶液中，然后放在恒温磁力水浴锅中，在60℃的水浴中溶解1h，直至完全溶解；
(4)对所得的纳米银/聚乙烯醇/丝胶溶液进行静电纺丝，以铝箔或布接收纳米网。
优选的，一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的制备方法中，纳米银/聚乙烯醇/丝胶溶液各成分的质量百分比分别为纳米银0.02％～0.06％，水89.94％～89.98％，聚乙烯醇8％，丝胶2％。
优选的，一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，含纳米银的聚乙烯醇/丝胶纳米纤维平均直径为149.7～389.2nm，纳米银颗粒的直径为60～120nm。
本发明所用纳米银可产生强大的杀菌作用，可在数分钟内杀死650多种细菌，广谱杀菌且无任何的耐药性，能够促进伤口的愈合、细胞的生长及受损细胞的修复，无任何毒性反应，对皮肤也未发现任何刺激反应。医药级聚乙烯醇，不同于化工级别聚乙烯醇，它是一种极安全的高分子有机物，对人体无毒，无副作用，具有良好的生物相容性。丝胶蛋白链上有许多侧链较长的氨基酸，如精氨酸、赖氨酸、谷氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、酪氨酸等，以及许多极性亲水基团(如—OH、—COOH、—NH2、>NH等)处于多肽链表面，这些结构特征赋予丝胶蛋白优异的调湿、保湿作用。
本发明的制备方法中通过纺丝的方式可使纳米银颗粒均匀分布在聚乙烯醇/丝胶纤维表面及内部，有效避免了纳米银颗粒易出现局部团聚的现象，本发明提供的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网中，纤维网与纳米银颗粒结合牢固，纳米银分布均匀且不易流失，应用于医用敷料能够快速杀菌，并发挥长期的抗菌、镇痛、止血、修复伤口创面和抑制瘢痕形成等功效。
本发明提供的用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明提供的聚乙烯醇/丝胶纳米纤维具有多孔结构，因此透气性良好，吸湿性能优异；
2、本发明提供的用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，纳米银颗粒直径在60～120nm，而且均匀地分布在纤维网表面及内部，利用纳米银的强抗菌效果可制成医用敷料；
3、本发明提供的用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，利用丝胶独具的吸湿性、生物相容性、抗氧化性以及促进细胞粘附与增殖的作用，再结合聚乙烯醇纤维丝拉伸强度高，避免单独使用丝胶带来的力学强度的不足，纳米银颗粒在纤维表面及内部均匀分布，在起到快速、长效、高效抗菌作用的同时能避免创面色素沉积、银中毒等副作用。
附图说明
图1为实施例1所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的扫描电子显微镜图。
图2为实施例2所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的扫描电子显微镜图。
图3为实施例3所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的扫描电子显微镜图。
图4为实施例4所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的扫描电子显微镜图。
图5为实施例5所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的扫描电子显微镜图。
图6为实施例1～5所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的红外吸收光谱图，其中a～e分别对应实施例1～5。
图7为实施例1～5所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的X-射线衍射图谱，其中a～e分别对应实施例1～5。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例进行详细描述。
实施例1：
一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.02g纳米银粉，以89.98g去离子水为溶剂，放在超声波清洗机进行超声分散45min，直至纳米银完全分散溶解，之后放在磁力搅拌器上搅拌，30min后从磁力搅拌器中取出；
(2)称取8g聚乙烯醇，倒入纳米银溶液，室温溶胀30min，然后放在恒温磁力水浴锅中，在98℃水浴中溶解4h，室温冷却50min；
(3)称量2g的丝胶，倒入PVA/AGNPs溶液中，然后放在恒温磁力水浴锅中，在60℃的水浴中溶解1h，直至完全溶解；
(4)对所得的纳米银/聚乙烯醇/丝胶溶液进行静电纺丝，以铝箔或布接收纳米网。
制得的含纳米银聚乙烯醇/丝胶纳米纤维平均直径为149.7nm。
实施例2
一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.03g纳米银粉，以89.97g去离子水为溶剂，放在超声波清洗机进行超声分散45min，直至纳米银完全分散溶解，之后放在磁力搅拌器上搅拌，30min后从磁力搅拌器中取出；
(2)称取8g聚乙烯醇，倒入纳米银溶液，室温溶胀30min，然后放在恒温磁力水浴锅中，在95℃水浴中溶解4h，室温冷却50min；
(3)称量2g丝胶，倒入PVA/AGNPs溶液中，然后放在恒温磁力水浴锅中，在60℃的水浴中溶解1h，直至完全溶解；
(4)对所得的纳米银/聚乙烯醇/丝胶溶液进行静电纺丝，以铝箔或布接收纳米网。
制得的含纳米银的聚乙烯醇/丝胶纳米纤维平均直径为308.36nm。
实施例3
一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.04g纳米银粉，以89.96g去离子水为溶剂，放在超声波清洗机进行超声分散45min，直至纳米银完全分散溶解，之后放在磁力搅拌器上搅拌，30min后从磁力搅拌器中取出；
(2)称取8g聚乙烯醇，倒入纳米银溶液，室温溶胀30min，然后放在恒温磁力水浴锅中，在93℃水浴中溶解4h，室温冷却50min；
(3)称量2g丝胶，倒入PVA/AGNPs溶液中，然后放在恒温磁力水浴锅中，在60℃的水浴中溶解1h，直至完全溶解；
(4)对所得的纳米银/聚乙烯醇/丝胶溶液进行静电纺丝，以铝箔或布接收纳米网。
制得的含纳米银的聚乙烯醇/丝胶纳米纤维平均直径为368.06nm。
实施例4
一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.05g纳米银粉，以89.95g去离子水为溶剂，放在超声波清洗机进行超声分散45min，直至纳米银完全分散溶解，之后放在磁力搅拌器上搅拌，30min后从磁力搅拌器中取出；
(2)称取8g聚乙烯醇，倒入纳米银溶液，室温溶胀30min，然后放在恒温磁力水浴锅中，在97℃水浴中溶解4h，室温冷却50min；
(3)称量2g丝胶，倒入PVA/AGNPs溶液中，然后放在恒温磁力水浴锅中，在60℃的水浴中溶解1h，直至完全溶解；
(4)对所得的纳米银/聚乙烯醇/丝胶溶液进行静电纺丝，以铝箔或布接收纳米网。
制得的含纳米银的聚乙烯醇/丝胶纳米纤维平均直径为378.73nm。
实施例5
一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取0.06g纳米银粉，以89.94g去离子水为溶剂，放在超声波清洗机进行超声分散45min，直至纳米银完全分散溶解，之后放在磁力搅拌器上搅拌，30min后从磁力搅拌器中取出；
(2)称取8g聚乙烯醇，倒入纳米银溶液，室温溶胀30min，然后放在恒温磁力水浴锅中，在96℃水浴中溶解4h，室温冷却50min；
(3)称量2g丝胶，倒入PVA/AGNPs溶液中，然后放在恒温磁力水浴锅中，在60℃的水浴中溶解1h，直至完全溶解；
(4)对所得的纳米银/聚乙烯醇/丝胶溶液进行静电纺丝，以铝箔或布接收纳米网。
制得的含纳米银的聚乙烯醇/丝胶纳米纤维平均直径为389.20nm。
图1～5为实施例1～5所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的扫描电子显微镜图，可以看出，当聚乙烯醇8％、丝胶2％、纳米银0.02％的制成纳米复合纤维，表面比较光滑，没有串珠现象，直径分布也很均匀。随着纳米银质量分数的增加，纤维平滑的圆柱表面出现沟壑，纤维直径增加，纤维之间也出现粘连现象。实施例1～5所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维的平均直径和直径标准差如表1所示：
表1为实施例1～5所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维的平均直径和直径标准差
由表1可知，实施例1～5所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维的平均直径为149.7～389.2nm，直径标准差小于13。
通过傅里叶变换红外光谱仪，对实施例1～5所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网进行的红外分析如图6所示，波数在750cm-1(羟基－OH)、1083cm-1(－CH2－的振动收缩)、3000cm-1(－CH－的面内弯曲)、1387cm-1(碳碳键－C－C－)的吸收峰为聚乙烯醇的吸收峰；在1500cm-1～1750cm-1处均出现一个峰，这个峰是由于加入的丝胶振动而出现的特征吸收峰；由于实施例1～5加入纳米银的质量不同，红外光谱在1577cm-1处吸收峰高低不一样。
通过X-射线衍射仪，对实施例1～5所得含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网进行的XRD分析如图7所示，随着纳米银含量的不断增加，含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网在2θ角度为19.09°处的衍射峰高度逐渐降低，强度越来越弱，它表明复合纳米纤维膜中的聚乙烯醇和丝胶对纳米银晶体颗粒影响比较明显；图7中2θ角度为44.38°的峰与单质银的标准特征峰吻合，可以推测这个峰是纳米银的特征峰。
性能测试：
力学性能测试
对实施例1～5制得的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维进行力学性能测试，测试结果见表2：
表2实施例1～5制得的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维力学性能测试结果
由表2中的数据可知，本发明制得的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维具有优异的力学性能。
吸水率测试
对实施例1～5制得的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维进行力学性能测试，测试结果见表3：
表3实施例1～5制得的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维吸水率测试结果
由表3中的数据可知，本发明制得的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维具有良好的吸湿性能。
抗菌/抑菌性测试
选取金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌、铜绿假单胞菌、伤寒沙门菌对含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网的抗菌/抑菌性进行测试。
将菌液进行活菌计数，并用稀释液配制成含菌量均为5×105～10×106cfu/mL的菌悬液，将本发明实施例1～5提供的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网样本放入无菌平皿中，加菌悬液50μL于各样本上，记录加菌时间，分别于加菌后5、10、30、60、120、300min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，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；如第七天仍澄清，视为无菌生长，以(-)表示。
杀菌结果见表4。
表4实施例1～5提供的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网样本杀菌测试结果
根据杀菌试验结果表4显示：实施例1～5含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网对五种实验菌种均有杀菌作用，尤其对大肠杆菌和铜绿假单胞菌杀菌速率更快，且抑菌时间长。
由以上测试结果可知，本发明提供的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，具有优异的力学性能和吸水率，能够有效杀灭多种细菌，杀菌速度快且持久抑菌，可用于医用敷料。本发明提供的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网制备方法条件温和、操作简单、重复率高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，其特征在于，该复合纤维网由纳米银和聚乙烯醇/丝胶纳米纤维组成，其中纳米银在纳米纤维表面及内部均匀分布；
其制备方法包括以下步骤：
（1）称取一定的纳米银粉，以去离子水为溶剂，放在超声波清洗机进行超声分散45min，直至纳米银完全分散溶解，之后放在磁力搅拌器上搅拌，30 min后从磁力搅拌器中取出；
（2）称取一定的量的聚乙烯醇，倒入纳米银溶液，室温溶胀30 min，然后放在恒温磁力水浴锅中，在95 ℃±3 ℃水浴中溶解4 h，室温冷却50 min；
（3）称量一定量的丝胶，倒入PVA/AGNPs溶液中，然后放在恒温磁力水浴锅中，在60 ℃的水浴中溶解1 h，直至完全溶解；
（4）对所得的纳米银/聚乙烯醇/丝胶溶液进行静电纺丝，以铝箔或布接收纳米网。
2.根据权利要求1所述的一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，其特征在于，其制备方法步骤（4）中纳米银/聚乙烯醇/丝胶溶液各成分的质量百分比分别为纳米银0.02%~0.06%，水89.94%~89.98%，聚乙烯醇8%，丝胶2%。
3.根据权利要求1所述的一种用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网，其特征在于，含纳米银的聚乙烯醇/丝胶纳米纤维平均直径为149.7~389.2 nm，纳米银颗粒的直径为60~120 nm。
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