CN108159486A - 一种抗菌止血双功能材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌止血双功能材料及其制备方法。通过氧化接枝聚乙烯亚胺，根据不同纤维素基材得到粉体、膜、凝胶、无纺布或织物等多种形态；本发明的材料兼具抗菌和止血性能，其抗菌性能持久稳定，并且不借助任何药物即可迅速止血、消炎，抗菌布料和抗菌止血敷料的制备方法反应温度低，条件简单，能耗小，易于进行规模化的工业生产。

Description

一种抗菌止血双功能材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗菌止血双功能材料及其制备方法，属于医用敷料领域。
背景技术
棉花、纱布以及无纺布作为常用的伤口敷料，目前在医疗领域上已经被广泛应用，但是它们自身存在吸液性差、易粘连以及自身不存在抗菌止血的缺点，使得在使用过程中造成取出难、易造成二次创伤的危害。此外，不能有效的止血更容易引起伤者创面感染、体温过低、凝血功能障碍和多重重器官衰竭等严重后果。
目前现有的一些抗菌纱布，一般都是通过加入抗菌药物(如专利CN101780291A)或者纳米银(如专利CN1291667A)等抗菌剂来达到抗菌目的，但是存在的抗菌药物耐受性问题以及纳米银等抗菌剂的富集问题依然是个难题。所以开发一种合成简易、易于工业化生产的兼具抗菌止血功能的材料是十分必要的。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的是提出一种抗菌止血双功能材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
本发明是将纤维素基材通过氧化接枝聚乙烯亚胺获得兼具抗菌和止血的双功能材料。
所述的纤维素基材的形态为粉体、膜、凝胶、无纺布或织物，对应获得的双功能材料形态是粉体、膜、凝胶、无纺布或织物。
所述的化学接枝制备过程具体如下：将高碘酸钠、聚乙烯亚胺与纤维素基材同时混合加入去离子水中烘箱反应得到纤维素材料；再将纤维素材料经去离子水洗涤3次，60℃烘箱烘干即可得到抗菌止血双功能材料。
所述的高碘酸钠、纤维素基材和聚乙烯亚胺的质量比为1:8:1。
所述高碘酸钠、聚乙烯亚胺与纤维素基材混合加入去离子水后在80-90℃烘箱反应20-50分钟。
所述的纤维素基材是棉花及棉类织物、脱脂棉、细菌纤维素和其他非棉植物源纤维素中的任一种。
所述的抗菌止血双功能材料由上述制备方法制备得到。
本发明将纤维素基材通过氧化接枝聚乙烯亚胺具体原理是高碘酸钠选择性氧化纤维素的C2和C3位羟基，形成双醛氧化纤维素，进而经化学接枝聚乙烯亚胺形成具有席夫碱结构(C＝N)的抗菌止血双功能材料。该材料由于含有大量的-NH2，易生成-NH3 +，对细菌细胞膜产生破坏进而达到杀死细菌的目的；并且席夫碱结构含有的C＝N双键，具有良好的抗菌性能，二者共同作用赋予材料卓越的抗菌能力。该材料的止血机理则可能是通过对血小板的活化聚集作用，同时又通过促进血管收缩、促进纤维蛋白形成等多种方式加强止血效果。
本发明通过将高碘酸钠、聚乙烯亚胺与纤维素三者进行同时混合处理，再洗涤烘干后制备获得特殊的具有抗菌止血双功能材料。总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1.本发明制备的抗菌止血双功能材料不仅具有持久的抗菌性能，而且具有优异的止血功能，不需要添加任何药物即可快速止血、消炎。
2.本发明制备的抗菌止血双功能材料根据纤维素基材的选择可以是粉体、膜、凝胶、无纺布或织物多种形态。
3.本发明制备的抗菌止血双功能材料具有良好的生物相容性和无毒性。
4.本发明制备的抗菌止血双功能材料，通过化学接枝，在非均相状态下赋予纤维素基材功能性基团，既不破坏基材又达到改性目的；而且改性后的聚乙烯亚胺不容易脱落。
5.本发明制备的抗菌止血双功能材料，以纤维素基材和聚乙烯亚胺为原料采用一锅法制备得到，抗菌布料和抗菌止血敷料的制备方法反应温度低，反应时间短，条件简单，能耗小，制备过程中不会有有害物质产生，不会对环境产生二次污染，易于进行规模化的工业生产。
附图说明
附图1为实施例2的改性棉花细胞毒性的细胞存活率结果图。
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有益效果，以下结合本发明的实施例及附表和附图进行具体说明。
本发明的实施例如下：
实施例1：
(1)将0.25g高碘酸钠、0.25g聚乙烯亚胺与2g凝胶状态的细菌纤维素混合进20mL去离子水中，在80℃烘箱反应50分钟，得到的改性细菌纤维素呈凝胶态，经去离子水洗涤3次，60℃烘箱烘干即可得到具有抗菌、止血的双功能细菌纤维素凝胶。
(2)抑菌实验步骤：将33g琼脂加入容器，加入去离子水至1L，搅拌均匀制备固体培养基。将10g胰蛋白胨、5g牛肉膏和5g氯化钠加入容器，再加入去离子水至1L，搅拌均匀制备液体培养基。将液体培养基和固体培养基分装至18cm试管和锥形瓶中，密封后121摄氏度灭菌30min。将4摄氏度保存的菌种斜面取出，无菌操作，接种于3支培养基斜面上。后将斜面试管置于37度恒温培养箱培养12h。1g改性细菌纤维素凝胶用无菌水稀释100倍，用滤纸片沾满稀释液制备改性细菌纤维素凝胶薄片，紫外灭菌15min。吸取100μL菌悬液加入到培养基中，涂抹均匀后放入改性细菌纤维素凝胶薄片，将所有平板转移至37度恒温培养箱中，培养24小时后拍照观察。最后，通过计算得到对大肠杆菌的抑菌率为99.998％，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.999％。如表1所示。
表1实施例1改性细菌纤维素凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率
对象 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌
抑菌率(％) 99.998 99.999
为检验细菌纤维素凝胶的抗菌持久性，所得改性细菌纤维素凝胶经去离子水反复洗涤100次后，在如上述步骤进行抗菌实验，发现对大肠杆菌的抑菌率仍可达到99.994％，对金黄色葡萄球菌的抑菌率仍可达到99.991％。
(3)体外凝血实验：取3支5mL牛血液加入试管，一支作为空白对照组，一支加入2g未改性细菌纤维素凝胶，一支加入2g改性细菌纤维素凝胶。每隔数秒倾斜试管，发现血液凝集立刻记录时间。发现空白对照组的血液10min后仍未凝固，加入未改细菌纤维素凝胶的血液凝固时间为4min，加入改性细菌纤维素凝胶的血液凝固时间为80s；
(4)细胞毒性评价：将改性细菌纤维素凝胶研磨成粉，用生理盐水分别配制5，20，50，200μg/mL的改性细菌纤维素凝胶溶液。将Hella细胞以105个/孔加入到24孔细胞培养板上，对照组和实验组各设3个孔，并在每孔加入1mL培养液。将细胞置于5％CO2，、37℃条件下预培养24h后，弃去原培养液，加入新鲜2mL培养液，对照组中分别加入灭菌的改性细菌纤维素凝胶溶液，继续将细胞置于5％CO2，、37℃条件下培养72h，过程中每隔24h观察一次细胞形态。72小时培养完成后，弃去原培养液，每孔加入30μL MTT液和300μL无血清培养基，置于37℃培养箱中继续培养4h，在此过程中有紫色物质在板上形成。4h后小心吸取培养液，加入300μL DMSO，并不断振荡摇晃，使紫色沉淀全部溶解，取200μL溶解液转入96孔板中，通过酶标仪测定其在570nm处的光密度值，同时计算细胞相对增殖率，发现浓度为0，5，20，50和200μg/mL的改性细菌纤维素凝胶的细胞存活率分别为98.12％，95.43％，92.4％，93.76％和85.23％，说明改性细菌纤维素凝胶是细胞无毒性的。
实施例2：
(1)将0.25g高碘酸钠、0.25g聚乙烯亚胺与2g粉末状态的脱脂棉纤维素混合进20mL去离子水中，在90℃烘箱反应20分钟，得到的改性脱脂棉纤维素呈粉末状态，经去离子水洗涤3次，60℃烘箱烘干即可得到具有抗菌、止血的双功能纤维素。
(2)抑菌实验步骤：将33g琼脂加入容器，加入去离子水至1L，搅拌均匀制备固体培养基。将10g胰蛋白胨、5g牛肉膏和5g氯化钠加入容器，再加入去离子水至1L，搅拌均匀制备液体培养基。将液体培养基和固体培养基分装至18cm试管和锥形瓶中，密封后121摄氏度灭菌30min。将4摄氏度保存的菌种斜面取出，无菌操作，接种于3支培养基斜面上。后将斜面试管置于37度恒温培养箱培养12h。1g改性脱脂棉纤维素压成片紫外灭菌15min。吸取100μL菌悬液加入到培养基中，涂抹均匀后放入改性脱脂棉纤维素薄片，将所有平板转移至37度恒温培养箱中，培养24小时后拍照观察。最后，通过计算得到对大肠杆菌的抑菌率为99.997％，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为99.995％。如表1所示。
表2实施例2改性脱脂棉纤维素对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率
对象 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌
抑菌率(％) 99.997 99.995
为检验脱脂棉纤维素的抗菌持久性，所得改性脱脂棉纤维素经去离子水反复洗涤100次后，在如上述步骤进行抗菌实验，发现对大肠杆菌的抑菌率仍可达到99.983％，对金黄色葡萄球菌的抑菌率仍可达到99.988％。
(3)体外凝血实验：取3支5mL牛血液加入试管，一支作为空白对照组，一支加入2g未改性脱脂棉纤维素，一支加入2g改性脱脂棉纤维素。每隔数秒倾斜试管，发现血液凝集立刻记录时间。发现空白对照组的血液10min后仍未凝固，加入未改性脱脂棉纤维素的血液凝固时间为4min，加入改性脱脂棉纤维素的血液凝固时间为75s；
(4)细胞毒性评价：将改性脱脂棉纤维素粉末用生理盐水分别配制5，20，50，200μg/mL的改性细菌纤维素凝胶溶液。将Hella细胞以105个/孔加入到24孔细胞培养板上，对照组和实验组各设3个孔，并在每孔加入1mL培养液。将细胞置于5％CO2，、37℃条件下预培养24h后，弃去原培养液，加入新鲜2mL培养液，对照组中分别加入灭菌的改性脱脂棉纤维素溶液，继续将细胞置于5％CO2，、37℃条件下培养72h，过程中每隔24h观察一次细胞形态。72小时培养完成后，弃去原培养液，每孔加入30μL MTT液和300μL无血清培养基，置于37℃培养箱中继续培养4h，在此过程中有紫色物质在板上形成。4h后小心吸取培养液，加入300μLDMSO，并不断振荡摇晃，使紫色沉淀全部溶解，取200μL溶解液转入96孔板中，通过酶标仪测定其在570nm处的光密度值，同时计算细胞相对增殖率，发现浓度为0，5，20，50和200μg/mL的改性细菌纤维素凝胶的细胞存活率分别为98.65％，96.21％，91.52％，92.11％和87.26％(如图1所示)，说明改性脱脂棉纤维素是细胞无毒性的。
由上述实施例可见，本发明制备的抗菌止血敷料具有良好的抗菌性能和止血效果。
以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种抗菌止血双功能材料制备方法，其特征在于：将纤维素基材通过氧化接枝聚乙烯亚胺获得兼具抗菌和止血的双功能材料。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌止血双功能材料制备方法，其特征在于：所述的纤维素基材的形态为粉体、膜、凝胶、无纺布或织物，对应获得的双功能材料形态是粉体、膜、凝胶、无纺布或织物。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌止血双功能材料制备方法，其特征在于：所述的化学接枝制备过程具体如下：将高碘酸钠、聚乙烯亚胺与纤维素基材同时混合加入去离子水中烘箱反应得到纤维素材料；再将纤维素材料经去离子水洗涤3次，60℃烘箱烘干即可得到抗菌止血双功能材料。
4.根据权利要求3所述的一种抗菌止血双功能材料制备方法，其特征在于：所述的高碘酸钠、纤维素基材和聚乙烯亚胺的质量比为1:8:1。
5.根据权利要求3所述的一种抗菌止血双功能材料制备方法，其特征在于：所述高碘酸钠、聚乙烯亚胺与纤维素基材混合加入去离子水后在80-90℃烘箱反应20-50分钟。
6.根据权利要求1所述的一种抗菌止血双功能材料制备方法，其特征在于：所述的纤维素基材是棉花及棉类织物、脱脂棉、细菌纤维素和其他非棉植物源纤维素中的任一种。
7.一种抗菌止血双功能材料，其特征在于：所述的抗菌止血双功能材料由权利要求1-5任一所述制备方法制备得到。
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