CN107802878B - 一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制备与应用 - Google Patents

一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制备与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107802878B
CN107802878B CN201710795554.9A CN201710795554A CN107802878B CN 107802878 B CN107802878 B CN 107802878B CN 201710795554 A CN201710795554 A CN 201710795554A CN 107802878 B CN107802878 B CN 107802878B
Authority
CN
China
Prior art keywords
potassium
gelatin
sodium niobate
solution
sodium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710795554.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107802878A (zh
Inventor
宁成云
翟锦霞
于鹏
易新
周文浩
周正难
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201710795554.9A priority Critical patent/CN107802878B/zh
Publication of CN107802878A publication Critical patent/CN107802878A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107802878B publication Critical patent/CN107802878B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/42—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/18—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing inorganic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/20—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing organic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/22—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing macromolecular materials
    • A61L15/32—Proteins, polypeptides; Degradation products or derivatives thereof, e.g. albumin, collagen, fibrin, gelatin

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明属于生物敷料的技术领域，公开了一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制备与应用。所述电活性抗菌生物敷料主要由明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维在引发剂的作用下固化成膜，然后通过极化处理制备而成；所述明胶甲基丙酸酯水凝胶是通过甲基丙烯酸酐改性明胶得到；所述铌酸钾钠压电粒子是将五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠通过高温固相反应得到；所述铌酸钾钠纳米纤维通过静电纺丝制备而成。本发明的生物敷料具有良好的压电性、生物相容性，与创面贴合良好，可维持创面湿润环境，不粘连伤口；同时具有一定的强度和柔韧性，可实现高效抗菌、伤口的快速愈合。

Description

一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制 备与应用
技术领域
本发明属于生物敷料的技术领域，涉及一种电活性生物敷料及其制备方法，具体涉及到一种三维网络状抗菌生物敷料及其制备方法，所述生物敷料结合了电场和明胶甲基丙烯酸酯水凝胶的优异性能，具有电场抗菌、促进伤口快速愈合和明胶甲基丙烯酸酯水凝胶天然生物相容性、保湿性的优势。本发明的生物敷料应用于创面修复的敷料。
背景技术
皮肤是保护人体最大的器官，一旦发生损伤，必须得到快速有效的愈合。而敷料主要功能是覆盖、保护破损皮肤，同时提供有助于伤口愈合的环境，传统的敷料主要包括棉纱布、棉球等天然纤维材料类敷料、合成纤维类敷料、水胶体类敷料等。这些类敷料具有较好的吸水性，可以保持创面的干燥、清爽，具备物理隔离、保护创面的功能。但是这些类敷料存在与渗出物结痂，造成伤口粘连，换药时引起二次疼痛，另外在维持湿润环境的同时，也为细菌等微生物的入侵提供了温床，因此研究具有与伤口贴附良好、伤口湿润而不干燥、抗菌效果显著的敷料十分必要。
由于天然高分子材料明胶是胶原蛋白经部分变性或化学处理水解得到的天然产物。而胶原蛋白由动物的结缔组织(骨、软骨、皮肤、腱、朝等)中的生胶质量中提取出来的蛋白质。明胶和从动物组织中提取出来的胶原蛋白质的氨基酸组成大致相同，在化学成分上很相似。明胶具有优良的物理化学性能，如亲水性强，具有形成胶冻能力，侧链基因反应活性高及便于化学改性接枝等。由于这些优点，明胶被广泛应用于各种领域，如食品，医药，化妆品，及印刷业等。同时，它来源广泛、价格低廉，具有很好的生物相容性，是敷料材料的最好的选择。但是该材料并不具有好的抗菌性和电活性。
另外众所周知伤口处存在内源性电场，内源性电场可以促进伤口的快速愈合，但是对于糖尿病足部溃疡、烧伤等难愈合的伤口，内源性电场不足以促进伤口愈合。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制备方法。所述电活性抗菌生物敷料是一种电活性三维网络状抗菌生物敷料，具有一定柔韧性、较好的保湿性；同时还具有压电性，从而实现抗菌性能、诱导细胞向伤口处迁移，进而促进伤口的快速愈合。本发明的电活性抗菌生物敷料还具有以下优点：与创面贴合良好，避免伤口接触细菌、有害微粒；良好的吸湿性，生物相容性、不粘连伤口等等。
本发明的另一目的在于提供由上述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的应用。所述电活性抗菌材料用作创面愈合的敷料，特别是内源性电场不足的创面愈合敷料。
本发明的目的通过以下技术手段实现：
一种具有三维网状结构改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料主要由明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维在引发剂的作用下固化成膜，然后通过极化处理制备而成。
所述明胶甲基丙酸酯水凝胶是通过甲基丙烯酸酐改性明胶得到；所述铌酸钾钠压电粒子是将五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠通过高温固相反应得到；所述铌酸钾钠纳米纤维通过静电纺丝制备而成。
所述明胶甲基丙酸酯水凝胶，具有三维网络状结构，具有与创面贴合良好，避免伤口接触细菌、有害微粒；良好的吸湿性，生物相容性、不粘连伤口等等优点。
所述明胶甲基丙酸酯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(a1)将明胶溶于PBS溶液中，得到明胶溶液；
(a2)在搅拌的条件下，向明胶溶液中滴加甲基丙烯酸酐，滴加完后于30～60℃继续搅拌反应2～4h，加入PBS溶液终止反应，得到粗产物；
(a3)将粗产物除杂，冷冻处理，真空冷冻干燥，得到明胶甲基丙酸酯水凝胶。
步骤(a1)中所述明胶溶液具体制备步骤为：将明胶与PBS溶液混合，于40～60℃下搅拌至透明，得到明胶溶液。
步骤(a2)中所述明胶溶液中明胶与甲基丙烯酸酐的质量体积比为(3～6)g：(2～5)mL；所述滴加速度为0.3～0.75ml/min.
步骤(a3)中所述除杂是指将粗产物进行透析，将透析后的溶液进行离心去除杂质。步骤(a3)中所述透析采用分子量为12,000～14,000的透析袋，透析的条件为在30～50℃的纯水中透析3～8天。步骤(a3)中所述离心的条件为1500～3500rpm下离心5～30min。步骤(a3)中所述冷冻处理的条件为-30～-80℃冷冻1～3天。
所述铌酸钾钠压电粒子的制备方法，包括以下步骤：
将五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠在溶剂中进行球磨，干燥，烧结，研磨，过筛，得到铌酸钾钠压电粒子。
所述五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠的质量比(4～6)：(0.8～1.5)：(0.6～1.2)；所述溶剂为无水乙醇，所述球磨的时间为6～12小时，球磨的转速为200～450转/min，所述干燥的温度为50～70℃，所述烧结的温度为600～800℃，优选750℃烧结，所述烧结的时间为1.5～3.5h。
所述铌酸钾钠纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
(b1)按照K0.5Na0.5NbO3的化学计量比分别称取有机钠盐、有机钾盐以及有机铌盐，将有机钠盐和钾盐溶于有机溶剂中，得到A溶液；将有机铌盐溶于有机溶剂中，得到B溶液；
(b2)将B溶液与A溶液于70～90℃下搅拌1～2h，陈化处理，得到铌酸钾钠前驱体溶液；
(b3)聚乙烯吡咯烷酮溶于有机溶剂中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液；将聚乙烯吡咯烷酮溶液与铌酸钾钠前驱体溶液混合，室温下搅拌8h-24h，得到铌酸钾钠电纺液；
(b4)将铌酸钾钠电纺液进行静电纺丝，获得纳米纤维；然后干燥，排胶，烧结，得到铌酸钾钠纳米纤维。
步骤(b1)中所述有机钠盐为乙酸钠，有机钾盐为乙酸钾，有机铌盐为乙醇铌；所述有机溶剂为乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮；乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的体积比为(3～5)：(1～2)：(3～6)；步骤(b1)中所述有机钠盐和钾盐溶于有机溶剂中时需搅拌4～8h；所述有机铌盐溶于有机溶剂中时需搅拌4～8h；步骤(b1)中所述A溶液中有机钾与有机溶剂的质量体积比为(0.1～0.4)g：10mL；所述B溶液中乙醇铌与有机溶剂的质量体积比为(1～2)g：10mL；
步骤(b2)中所述陈化的时间为5～14天；步骤(b3)中所述聚乙烯吡咯烷酮溶液中聚乙烯吡咯烷酮的用量为聚乙烯吡咯烷酮溶液的8wt％～15wt％；所述聚乙烯吡咯烷酮溶液与铌酸钾钠前驱体溶液的体积比为1:1；所述室温搅拌的转速为500～1000转/min；
步骤(b4)中所述静电纺丝的条件为纺丝电压为13～22kV，接受距离为8～25cm，流速为8～20μL/min；纳米纤维的直径为100～200nm；所述排胶的条件为400～500℃排胶0.5～2h；烧结的条件为600～750℃烧结1～3h。
电纺丝时电压优选为14～20kV，针头与接收板之间的距离(接收距离)优选为10～25cm。
所述具有三维网状结构改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在水中，将明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维混合，并在引发剂的作用下进行固化，得到固化膜；
(2)将固化膜进行极化处理，得到具有三维网状结构改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料。
步骤(1)中所述水为纯水；所述明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维的质量比为(50～100)：1；所述明胶甲基丙酸酯水凝胶与水的质量比为(1～10)g：100g；
步骤(1)中所述引发剂为光引发剂，优选为2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮(光引发剂2959)或2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸锂(LAP)；
步骤(1)中所述固化为紫外光照射固化，紫外光强度为5～15wM/cm2，紫外光照时间为2～30min；
步骤(1)中所述引发剂的用量为明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维总质量的0.5％～1.5％；
步骤(2)中所述极化处理的条件为电压为1.0～2.5kV，极化时间5-30min，极化温度为25～120℃。极化可以在常温，也可以在油浴高温的条件下进行。
本发明的电活性敷料具有良好的压电性、良好的生物相容性，安全性高、稳定性好等基础优点，也可实现高效抗菌、伤口的快速高效愈合的目的。
静电纺丝纳米纤维因其独特的性质：很高的比表面积和孔隙率，有利于吸收伤口渗出液，其较小的空隙能够阻止细菌的侵入，纳米纤维膜的三维立体结构能够模仿细胞外基质，从而促进细胞的黏附、增殖、分化，成为包括伤口敷料在内的生物医药领域的理想材料。同时铌酸钾钠纳米纤维具有的压电性形成电场弥补伤口处内源性电场促进伤口的愈合又能达到高效抗菌的目的，因为良好的抗菌性不仅能够杀死伤口处的细菌还能抑制外部环境中其他细菌的侵入，维持伤口洁净无菌的环境有效的伤口敷料应该具有促进快速成血管，因为血管可以向伤口部位的细胞传输氧气和营养物。最终以明胶甲基丙烯酸酯水凝胶为载体，铌酸钾钠压电材料负载在水凝胶上面，通过改变负载量以及明胶和甲基丙烯酸酯的量可以得到具有一定柔韧性、保湿性好的电活性三位网络状抗菌生物敷料，该敷料具有广阔的市场前景。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的生物敷料中水凝胶具有三维网络状，可以为细胞的生长、营养物质的传输等提供基质，而且制备工艺简单、稳定性好、生物相容性良好；
(2)本发明的生物敷料中水凝胶具有三维网络状结构，与创面贴合良好，避免伤口接触细菌、有害微粒；良好的吸湿性，生物相容性、不粘连伤口等等优点；
(3)本发明的生物敷料具有压电性，其中压电粒子或压电纳米纤维制备工艺简单、稳定性好，无毒，生物相容性良好；
(4)本发明的生物敷料具有较好的抗菌作用；
(5)本发明的压电粒子或压电纳米纤维在三位网络状的结构中形成电场，仿生伤口处内源性电场，促进伤口的快速愈合。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
实施例1
一种具有三维网状结构改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在水中，将明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维混合，并在2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮(光引发剂2959)的作用下进行紫外光固化，紫外光强度为10wM/cm2，紫外光照时间为8min得到固化膜；所述明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维的质量比为60：1；所述明胶甲基丙酸酯水凝胶与水的质量比为3g：100g；所述引发剂的用量为明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维总质量的1.0％；
(2)将固化膜在高温油浴中进行极化处理，电压为2kV，极化时间5min，极化温度为80℃，得到具有三维网状结构改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料。
所述明胶甲基丙酸酯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(a1)将3g明胶与40mL的PBS溶液(直接购买的缓冲溶液，pH7.2～7.4)混合，于50℃下搅拌至透明，得到明胶溶液；
(a2)在搅拌的条件下，向明胶溶液中以0.3ml/min的速度滴加3mL甲基丙烯酸酐，滴加完后于30℃继续搅拌反应3h，加入150mL的PBS溶液终止反应，得到粗产物；
(a3)将粗产物在透析袋(型号为MWCO分子量为12,000-14,000)中进行透析(在30℃的纯水中透析5天，透析的过程中不断搅拌)，将透析后的溶液以2000rpm转速离心10min去除杂质，将溶液于-60℃冷冻1天，真空冷冻干燥4天，得到明胶甲基丙酸酯水凝胶。
所述铌酸钾钠压电粒子的制备方法，包括以下步骤：
将质量比5：1：1的五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠在无水乙醇中以250转/min转速球磨8小时，60℃干燥，750℃烧结2h，研磨，过筛，得到铌酸钾钠压电粒子；无水乙醇与五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠的总用量比为5mL：1g。
所述铌酸钾钠纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
(b1)按照K0.5Na0.5NbO3的化学计量比分别称取乙酸钠、乙酸钾以及乙醇铌，将乙酸钠和乙酸钾溶于乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的混合溶剂(乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的体积比为4：2：4)中，搅拌6h，得到A溶液；在氮气氛围下，将乙醇铌溶于乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的混合溶剂(乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的体积比为4：2：4)中，搅拌6h，得到B溶液；所述A溶液中乙酸钾与混合溶剂的质量体积比为1g：100mL；所述B溶液中乙醇铌与混合溶剂的质量体积比为1g：10mL；
(b2)将B溶液与A溶液于80℃下搅拌1h，常温下陈化7天，得到铌酸钾钠前驱体溶液；
(b3)聚乙烯吡咯烷酮(PVP，分子量130万)溶于无水乙醇中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液(聚乙烯吡咯烷酮在溶液中的浓度为10wt％)；将聚乙烯吡咯烷酮溶液与铌酸钾钠前驱体溶液混合，室温下搅拌12h，得到铌酸钾钠电纺液；所述聚乙烯吡咯烷酮溶液与铌酸钾钠前驱体溶液的体积比为1:1；所述室温搅拌的转速为600转/min；
(b4)将铌酸钾钠电纺液进行静电纺丝，纺丝电压为18kV，针头与接收板间距离(接受距离)为10cm，流速(推进速度)为10μL/min；获得纳米纤维；然后60℃下干燥5h，450℃排胶1.5h，750℃烧结2h，得到铌酸钾钠纳米纤维。纳米纤维的直径为100～200nm。
当采用铌酸钾钠压电粒子时，本实施例制备的改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的压电常数为±30pC/N。
当采用铌酸钾钠纳米纤维，本实施例制备的改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的压电常数为±30pC/N。
实施例2
一种具有三维网状结构改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在水中，将明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维混合，并在2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮(光引发剂2959)的作用下进行紫外光固化，紫外光强度为6wM/cm2，紫外光照时间为8min得到固化膜；所述明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维的质量比为80：1；所述明胶甲基丙酸酯水凝胶与水的质量比为5g：100g；所述引发剂的用量为明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维总质量的1.5％；
(2)将固化膜在高温油浴中进行极化处理，电压为2kV，极化时间30min，极化温度为80℃，得到具有三维网状结构改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料。
所述明胶甲基丙酸酯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(a1)将5g明胶与50mL的PBS溶液(直接购买的缓冲溶液，pH7.2～7.4)混合，于60℃下搅拌至透明，得到明胶溶液；
(a2)在搅拌的条件下，向明胶溶液中以0.5ml/min的速度滴加4mL甲基丙烯酸酐，滴加完后于50℃继续搅拌反应3h，加入200mL的PBS溶液(预热至40℃)终止反应，得到粗产物；
(a3)将粗产物在透析袋(型号为MWCO分子量为12,000-14,000)中进行透析(在40℃的纯水中透析6天，透析的过程中不断搅拌)，将透析后的溶液以2500rpm转速离心15min去除杂质，将溶液于-60℃冷冻2天，真空冷冻干燥6天，得到明胶甲基丙酸酯水凝胶。
所述铌酸钾钠压电粒子的制备方法，包括以下步骤：
将质量比5：1.3：1的五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠在无水乙醇中以250转/分转速球磨8小时，60℃干燥，750℃烧结2h，研磨，过筛，得到铌酸钾钠压电粒子；无水乙醇与五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠的总用量比为15mL：1g。
所述铌酸钾钠纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
(b1)按照K0.5Na0.5NbO3的化学计量比分别称取乙酸钠、乙酸钾以及乙醇铌，将乙酸钠和乙酸钾溶于乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的混合溶剂(乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的体积比为5：2：3)中，搅拌6h，得到A溶液；在氮气氛围下，将乙醇铌溶于乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的混合溶剂(乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的体积比为5：2：3)中，搅拌6h，得到B溶液；所述A溶液中乙酸钾与混合溶剂的质量体积比为1.2g：100mL；所述B溶液中乙醇铌与混合溶剂的质量体积比为1g：10mL；
(b2)将B溶液与A溶液于80℃下搅拌1h，常温下陈化7天，得到铌酸钾钠前驱体溶液；
(b3)聚乙烯吡咯烷酮(PVP，分子量130万)溶于无水乙醇中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液(聚乙烯吡咯烷酮在溶液中的浓度为12wt％)；将聚乙烯吡咯烷酮溶液与铌酸钾钠前驱体溶液混合，室温下搅拌12h，得到铌酸钾钠电纺液；所述聚乙烯吡咯烷酮溶液与铌酸钾钠前驱体溶液的体积比为1:1；所述室温搅拌的转速为600转/min；
(b4)将铌酸钾钠电纺液进行静电纺丝，纺丝电压为13kV，针头与接收板间距离(接受距离)为12cm，流速(推进速度)为8μL/min；获得纳米纤维；然后60℃下干燥5h，450℃排胶1.5h，750℃烧结2h，得到铌酸钾钠纳米纤维。纳米纤维的直径为100～200nm。
当采用铌酸钾钠压电粒子时，本实施例制备的改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的压电常数为±70pC/N。
当采用铌酸钾钠纳米纤维，本实施例制备的改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的压电常数为±70pC/N。
实施例所制备的电活性敷料具有良好的压电性、良好的生物相容性，安全性高、稳定性好，与创面贴合良好，具有良好的吸湿性，可维持创面湿润环境，不粘连伤口，而且该材料具有一定的强度和柔韧性，具有压电性，可以实现高效抗菌、伤口的快速高效愈合。
本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所举的实例，而并非是对本发明的实施方式的限定，在该领域上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，在此不一一赘述。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料，其特征在于：主要由明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维在引发剂的作用下固化成膜，然后通过极化处理制备而成；
所述明胶甲基丙酸酯水凝胶是通过甲基丙烯酸酐改性明胶得到；所述铌酸钾钠压电粒子是将五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠通过高温固相反应得到；所述铌酸钾钠纳米纤维通过静电纺丝制备而成；
所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的制备方法，包括以下步骤：
（1）在水中，将明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维混合，并在引发剂的作用下进行固化，得到固化膜；所述明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维的质量比为（50~100）：1；所述明胶甲基丙酸酯水凝胶与水的质量比为（1~10）g：100g；
（2）将固化膜进行极化处理，得到具有三维网状结构改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料；步骤（2）中所述极化处理的条件为电压为1.0~2.5kV，极化时间5~30min，极化温度为25~120℃。
2.根据权利要求1所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料，其特征在于：所述明胶甲基丙酸酯水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
（a1）将明胶溶于PBS溶液中，得到明胶溶液；
（a2）在搅拌的条件下，向明胶溶液中滴加甲基丙烯酸酐，滴加完后于30~60℃继续搅拌反应2~4h，加入PBS溶液终止反应，得到粗产物；
（a3）将粗产物除杂，冷冻处理，真空冷冻干燥，得到明胶甲基丙酸酯水凝胶。
3.根据权利要求2所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料，其特征在于：步骤（a1）中所述明胶溶液具体制备步骤为：将明胶与PBS溶液混合，于40~60℃下搅拌至透明，得到明胶溶液；
步骤（a2）中所述明胶溶液中明胶与甲基丙烯酸酐的质量体积比为（3~6）g：（2~5）mL；步骤（a2）中所述滴加速度为0.3~0.75ml/min；
步骤（a3）中所述除杂是指将粗产物进行透析，将透析后的溶液进行离心去除杂质；所述透析采用分子量为12,000-14,000的透析袋，透析的条件为在30~50℃的纯水中透析3~8天；所述离心的条件为1500~3500rpm下离心5~30min；
步骤（a3）中所述冷冻处理的条件为-30~-80℃冷冻1~3天。
4.根据权利要求1所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料，其特征在于：所述铌酸钾钠压电粒子的制备方法，包括以下步骤：
将五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠在溶剂中进行球磨，干燥，烧结，研磨，过筛，得到铌酸钾钠压电粒子；所述五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠的质量比（4~6）：（0.8~1.5）：（0.6~1.2）。
5.根据权利要求4所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料，其特征在于：所述烧结的温度为600~800℃，所述烧结的时间为1.5~3.5h；所述球磨的时间为6-12小时，球磨的转速为200-450转/min；
所述溶剂为无水乙醇；所述干燥的温度为50~70℃。
6.根据权利要求1所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料，其特征在于：所述铌酸钾钠纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
（b1）按照K0.5Na0.5NbO3的化学计量比分别称取有机钠盐、有机钾盐以及有机铌盐，将有机钠盐和有机钾盐溶于有机溶剂中，得到A溶液；将有机铌盐溶于有机溶剂中，得到B溶液；
（b2）将B溶液与A溶液于70~90℃下搅拌1~2h，陈化处理，得到铌酸钾钠前驱体溶液；
（b3）聚乙烯吡咯烷酮溶于有机溶剂中，得到聚乙烯吡咯烷酮溶液；将聚乙烯吡咯烷酮溶液与铌酸钾钠前驱体溶液混合，室温下搅拌8h-24h，得到铌酸钾钠电纺液；
（b4）将铌酸钾钠电纺液进行静电纺丝，获得纳米纤维；然后干燥，排胶，烧结，得到铌酸钾钠纳米纤维。
7.根据权利要求6所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料，其特征在于：步骤（b1）中所述有机钠盐为乙酸钠，有机钾盐为乙酸钾，有机铌盐为乙醇铌；
步骤（b1）中所述有机溶剂为乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮；乙二醇甲醚、冰乙酸和乙酰丙酮的体积比为（3~5）：（1~2）：（3~6）；
步骤（b1）中所述A溶液中有机钾盐与有机溶剂的质量体积比为（0.1~0.4）g：10mL；所述B溶液中有机铌盐与有机溶剂的质量体积比为（1~2）g：10mL；
步骤（b2）中所述陈化的时间为5~14天；
步骤（b3）中所述聚乙烯吡咯烷酮溶液中聚乙烯吡咯烷酮的用量为聚乙烯吡咯烷酮溶液的8wt%~15wt%；所述聚乙烯吡咯烷酮溶液与铌酸钾钠前驱体溶液的体积比为1:1；
步骤（b4）中所述静电纺丝的条件为纺丝电压为13~22kV，接受距离为8~25cm，流速为8~20μL/min；所述排胶的条件为400~500℃排胶0.5~2h；烧结的条件为600~750℃烧结1~3h。
8.根据权利要求1所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料，其特征在于：步骤（1）中所述引发剂为光引发剂；所述固化为紫外光照射固化，紫外光照时间为2~30min；
步骤（1）中所述引发剂的用量为明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠压电粒子或明胶甲基丙酸酯水凝胶与铌酸钾钠纳米纤维总质量的0.5%~1.5%。
9.根据权利要求1~8任一项所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料的应用，其特征在于：所述改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料用作创面愈合的敷料。
CN201710795554.9A 2017-09-06 2017-09-06 一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制备与应用 Active CN107802878B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710795554.9A CN107802878B (zh) 2017-09-06 2017-09-06 一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制备与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710795554.9A CN107802878B (zh) 2017-09-06 2017-09-06 一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制备与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107802878A CN107802878A (zh) 2018-03-16
CN107802878B true CN107802878B (zh) 2020-07-28

Family

ID=61576492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710795554.9A Active CN107802878B (zh) 2017-09-06 2017-09-06 一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制备与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107802878B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109106980B (zh) * 2018-07-24 2021-07-20 华南理工大学 一种具有电活性的高强度水凝胶及其制备方法和应用
CN109251277B (zh) * 2018-07-26 2021-01-19 华南理工大学 一种铌酸钾钠纳米粒子复合水凝胶及其制备方法与应用
CN109621181A (zh) * 2018-11-02 2019-04-16 华南理工大学 一种光热响应性复合微针及其制备方法
CN110038152A (zh) * 2019-02-25 2019-07-23 杭州中科润德生物技术发展有限公司 一种可促进血小板凝聚的明胶纳米纤维止血材料的制备方法
CN110433325A (zh) * 2019-07-26 2019-11-12 杭州中科润德生物技术发展有限公司 一种蛋白类高分子纳米纤维止血材料及其制备方法和应用
CN110464867B (zh) * 2019-09-25 2020-07-28 浙江大学 一种促进外周神经修复和创伤愈合并负载中药外泌体的压电复合敷料及制备方法
CN110755676B (zh) * 2019-10-21 2021-06-15 浙江大学 一种促进创伤愈合和再生并负载中药外泌体的复合敷料及制备方法
CN112274702A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 南开大学 一种多功能可注射水凝胶及其制备方法
CN112675357A (zh) * 2020-12-31 2021-04-20 广东省第二中医院（广东省中医药工程技术研究院） 一种皮肤水凝胶敷料
CN113144283B (zh) * 2021-04-26 2022-06-28 广东海洋大学 一种促进创伤愈合的TSCP-GelMA水凝胶及其制备和应用
CN114438775B (zh) * 2021-12-21 2023-11-10 广东美凡芮科技有限公司 一种功能性面膜基体制备方法及面膜
CN114306652A (zh) * 2021-12-29 2022-04-12 华南理工大学 一种可注射压电水凝胶及其制备与应用
CN116835980B (zh) * 2023-05-17 2024-05-31 合肥工业大学 铌酸钾钠纳米粉的制备方法、压电支架及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104409625A (zh) * 2014-10-14 2015-03-11 湖北大学 一种铌酸钾钠压电纳米纤维柔性发电元件的制备方法
CN104746177A (zh) * 2015-02-07 2015-07-01 湖北大学 一种铌酸钠纳米纤维材料及其应用
CA2967306A1 (en) * 2014-11-10 2016-05-19 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education Stem cell-based technologies for avian skeletal tissue engineering and regeneration
CN106478149A (zh) * 2016-09-12 2017-03-08 华南理工大学 一种具有抗菌性能的压电材料及其制备方法与应用
CN106750478A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 华南理工大学 一种高强度双网络抗菌生物水凝胶的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040105880A1 (en) * 2002-11-21 2004-06-03 Turner Josephine Sara Interpenetrating polymer network

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104409625A (zh) * 2014-10-14 2015-03-11 湖北大学 一种铌酸钾钠压电纳米纤维柔性发电元件的制备方法
CA2967306A1 (en) * 2014-11-10 2016-05-19 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education Stem cell-based technologies for avian skeletal tissue engineering and regeneration
CN104746177A (zh) * 2015-02-07 2015-07-01 湖北大学 一种铌酸钠纳米纤维材料及其应用
CN106478149A (zh) * 2016-09-12 2017-03-08 华南理工大学 一种具有抗菌性能的压电材料及其制备方法与应用
CN106750478A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 华南理工大学 一种高强度双网络抗菌生物水凝胶的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Engineering a sprayable and elastic hydrogel adhesive with antimicrobial properties for wound healing;Nasim Annabi等;《Biomaterials》;20170523;第139卷;第229-243页 *
电活性抗菌材料的制备及其生物相容性研究;王双瑛;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20170515;第C042-31页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107802878A (zh) 2018-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107802878B (zh) 一种改性明胶/铌酸钾钠复合的电活性抗菌生物敷料及其制备与应用
Chen et al. Curcumin-loaded sandwich-like nanofibrous membrane prepared by electrospinning technology as wound dressing for accelerate wound healing
Gholipourmalekabadi et al. Silk fibroin for skin injury repair: where do things stand?
Wang et al. The effect of form of carboxymethyl-chitosan dressings on biological properties in wound healing
CN103463668B (zh) 一种丝素-海藻酸钙生物创面多孔敷料的制备方法
CN101736430B (zh) 具有护肤功效的丝素蛋白纳米纤维的制备方法
WO2019091150A1 (zh) 一种藻酸盐创面修复敷料及其制备方法
CN107693835B (zh) 一种聚乙烯醇/胶原蛋白/季铵化壳聚糖静电纺丝复合纤维膜及其制备方法
CN109106977B (zh) 一种用于糖尿病创面修复的自愈合可注射水凝胶敷料及其制备方法与应用
CN109248333B (zh) 一种抗菌促进创面愈合的医用敷料及其制备方法和应用
CN107185031B (zh) 一种具有生物活性的医用敷料及其制备方法
CN110269955B (zh) 一种柞蚕丝素蛋白/芦荟胶复合敷料的制备方法
CN103041440A (zh) 一种重组蛛丝蛋白/银纳米生物创面膜的制备方法
CN109731121A (zh) 一种含有介孔二氧化硅的纤维素和壳聚糖复合敷料的制备方法
CN105797203A (zh) 海藻酸纤维基胶原海绵敷料及其制备方法
CN104436284A (zh) 一种装载胰岛素/丝素微球的丝素多孔材料及其制备方法
CN104548188A (zh) 一种透明质酸-纳米银基敷料及其制备方法
CN113246468A (zh) 一种生物活性医用敷料的制备方法
Huang et al. Combination therapy of hydrogel and stem cells for diabetic wound healing
Wang et al. Advances of regenerated and functionalized silk biomaterials and application in skin wound healing
CN100339135C (zh) 一种中空醋酸纤维抗菌型水凝胶敷料及其制备
CN114225090A (zh) 一种具有粘附性和抗菌性能的壳聚糖基纳米纤维伤口敷料及其制备方法
CN114000262A (zh) 一种载药聚多巴胺包覆纳米纤维敷料及其制备方法
CN115845114B (zh) 一种纳米纤维医用伤口敷料及其制备方法
CN109431970B (zh) 一种含有促进伤口愈合双药的纤维束/多肽水凝胶及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant