CN109898323B - 一种医用抗菌纤维及其制备方法、医用抗菌敷料 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种医用抗菌纤维及其制备方法、医用抗菌敷料，所述制备方法包括：将含有羧酸根离子的第一纤维与含有可溶性银盐的第一混合液混合，以获得反应后的第二纤维；将所述第二纤维进行至少一次还原反应/沉淀反应，以获得含有亚微米级别或微米级别的银颗粒/含银化合物颗粒的所述医用抗菌纤维；将所述医用抗菌纤维进行清洗和干燥。通过上述方式，本申请能够制备出含有亚微米级别或微米级别的银颗粒/含银化合物颗粒的医用抗菌纤维。

Description

一种医用抗菌纤维及其制备方法、医用抗菌敷料

技术领域

本申请涉及医疗技术领域，特别是涉及一种医用抗菌纤维及其制备方法、医用抗菌敷料。

背景技术

现有医用抗菌纤维以浸渍纳米银溶液或在湿纺过程中加入纳米银颗粒为主要制作工艺。虽然纳米银可以很好的解决抗菌性能的问题，但是在生物安全性的方面受到的质疑越来越多。主要是纳米银颗粒具有独特的微观物理化学特性，容易通过创伤面吸收进入人体，在人体的各个主要器官蓄积，存在潜在的生物毒性问题。而且各国的食品药品监督管理局对纳米银的医疗器械审批越来越严格，国内也取消了纳米银医疗器械的审批。因此可以看出，人们已经意识到纳米银的潜在风险，未来纳米银的敷料会大大受限。

目前有研究表明亚微米级别或微米级别的银颗粒或者含银化合物颗粒也具有抗菌效果，但其机理与纳米银不同，亚微米级别或微米级别的银颗粒或者含银化合物颗粒可以电离出银离子，电离出的银离子与细菌中含巯基的蛋白质结合导致其失去活性，从而达到杀菌的效果。

本申请的发明人在长期研究过程中发现，目前关于亚微米级别或微米级别的含银颗粒/含银化合物颗粒的医用抗菌纤维的制备方法较少。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种医用抗菌纤维及其制备方法、医用抗菌敷料，能够制备出含有亚微米级别或微米级别的银颗粒/含银化合物颗粒的医用抗菌纤维。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种医用抗菌纤维的制备方法，所述制备方法包括：将含有羧酸根离子的第一纤维与含有可溶性银盐的第一混合液混合，以获得反应后的第二纤维；将所述第二纤维进行至少一次还原反应/沉淀反应，以获得含有亚微米级别或微米级别的银颗粒/含银化合物颗粒的所述医用抗菌纤维；将所述医用抗菌纤维进行清洗和干燥。

其中，所述银颗粒/所述含银化合物颗粒的中位径为0.1微米-10微米。

其中，在所述将含有羧酸根离子的第一纤维与含有可溶性银盐的第一混合液混合之前，所述制备方法还包括：将所述可溶性银盐、氧化剂、溶剂混合均匀以形成所述第一混合液。

其中，所述第一纤维包括海藻酸纤维、羧甲基纤维素纤维中至少一种；所述可溶性银盐包括硫酸银、硝酸银、碳酸银、乙酸银中至少一种；所述氧化剂包括过氧化氢、硝酸、亚硝酸、氙酸中至少一种；所述溶剂包括水、乙醇、丙酮中至少一种。

其中，所述可溶性银盐的质量占所述溶剂与所述可溶性银盐总质量的0.05％-10％；所述氧化剂质量占所述可溶性银盐、所述溶剂、所述氧化剂总质量的0.01％-10％。

其中，所述将所述第二纤维进行至少一次还原反应/沉淀反应包括：配制含有还原剂/沉淀剂的第二混合液；酸碱调节剂将所述第二混合液的酸碱度pH值调节至预定范围内；将所述第二混合液与所述第二纤维混合反应。

其中，所述预定范围为2.5-5.0。

其中，所述还原剂包括抗坏血酸、柠檬酸、硼氢化钠、草酸、亚硫酸钠、氢化铝锂中至少一种；所述沉淀剂包括氯离子或溴离子；所述酸碱调节剂包括酸度调节剂和碱度调节剂，所述酸度调节剂包括硫酸氢钙、硫酸、盐酸中至少一种；所述碱度调节剂包括碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中至少一种。

其中，在所述第二混合液中，所述还原剂/所述沉淀剂的摩尔浓度为0.01mol/L-5mol/L；所述酸碱调节剂的质量占所述第一纤维质量的0.01％-10％。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种医用抗菌纤维，所述医用抗菌纤维由上述任一实施例所述的制备方法制成。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种医用抗菌敷料，所述医用抗菌敷料由上述任一实施例所述的医用抗菌纤维制成。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的医用抗菌纤维的制备方法中首先将银离子与第一纤维中的羧酸根离子结合，然后通过至少一次还原反应/沉淀反应在第一纤维中结合有银离子的位置形成亚微米级别或微米级别的银颗粒或含银化合物颗粒，该方式可以使医用抗菌纤维的外部和内部均存在亚微米级别或微米级别的颗粒，保证医用抗菌纤维的抗菌效果，且提升了医用抗菌纤维的生物安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为本申请医用抗菌纤维的制备方法一实施方式的流程示意图；

图2为图1中步骤S102一实施方式的流程示意图；

图3为实施例一制备的医用抗菌纤维中的银颗粒粒径分布示意图；

图4为实施例一制备的医用抗菌纤维的银离子释放曲线示意图；

图5为实施例二制备的医用抗菌纤维中的银颗粒粒径分布示意图；

图6为实施例二制备的医用抗菌纤维的银离子释放曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请医用抗菌纤维的制备方法一实施方式的流程示意图，本申请所提供的制备方法可以制备含有亚微米级别或微米级别的银颗粒或者含银化合物(例如，氯化银、溴化银等)颗粒的医用抗菌纤维，银颗粒或者含银化合物颗粒的中位径为0.1微米-10微米，例如，0.1微米、2微米、5微米、8微米、10微米等，该制备方法具体包括：

S101：将含有羧酸根离子的第一纤维与含有可溶性银盐的第一混合液混合，以获得反应后的第二纤维。

具体地，在本实施例中，第一纤维包括海藻酸纤维(例如，海藻酸钙纤维、海藻酸钠纤维等)、羧甲基纤维素纤维(例如，羧甲基纤维素钠纤维等)中至少一种。可溶性银盐包括硫酸银、硝酸银、碳酸银、乙酸银中至少一种。

在一个应用场景中，上述步骤S101之前，本申请所提供的制备方法还包括：清洗第一纤维；例如，可以使用纯化水、或者超纯水、或者去离子水，对第一纤维进行多次的清洗，以将第一纤维中的微粒、钙离子等清洗干净，进而可以降低后续在第一纤维中的微粒或钙离子形成的沉淀上形成银颗粒或者含银化合物颗粒的概率。

在又一个应用场景中，上述步骤S101之前，本申请所提供的制备方法还包括：将可溶性银盐、氧化剂、溶剂混合均匀以形成第一混合液。在本实施例中，在羧酸根离子与银离子发生离子反应时，氧化剂可以提升离子反应过程中的稳定性，降低在离子反应过程中银离子被第一纤维中的还原物质还原、或者转化成氧化银的概率。氧化剂可以包括过氧化氢(电极电位+1.776e)、硝酸(电极电位+0.96e)、亚硝酸(电极电位+0.983e)、氙酸(电极电位+2.11e)中至少一种，本申请对于氧化剂的选择原则为其电极电位比银离子(电极电位+0.8e)大，且不与银离子形成沉淀或者络合物。另外，上述第一混合液中的溶剂包括水、乙醇、丙酮中至少一种，例如，溶剂可以为水和乙醇、或者水和丙酮等。可溶性银盐的质量占溶剂与可溶性银盐总质量的0.05％-10％(例如，0.05％、5％、8％、10％等)，氧化剂的质量占可溶性银盐、溶剂、氧化剂总质量的0.01％-10％(例如，0.01％、2％、5％、8％、10％等)。

上述将可溶性银盐、氧化剂、溶剂混合均匀以形成第一混合液可以为：配制可溶性银盐溶液，在可溶性银盐溶液中加入氧化剂，室温搅拌均匀即获得第一混合液。当然，在其他实施例中也可直接按照质量比称取一定质量的可溶性银盐、氧化剂、溶剂，室温搅拌均匀即获得第一混合液。

在又一个应用场景中，上述步骤S101具体包括：将第一纤维与第一混合液按第一质量比混合浸泡第一时间，以获得反应后的第二纤维；该第一质量比可以为1:8-1:20(例如，1:8、1:10、1:20等)；第一时间可以为1min-48h，例如(1h、24h、32h、48h等)。

S102：将第二纤维进行至少一次还原反应/沉淀反应，以获得含有亚微米级别或微米级别的银颗粒/含银化合物颗粒的医用抗菌纤维。

具体地，在本实施例中，当上述步骤S101中添加有氧化剂时，步骤S102中采用还原反应制备医用抗菌纤维时，还原剂会优先与氧化剂反应，延缓银离子被还原的速率，减缓银颗粒形成的速度和数量，随着还原反应的进行，被还原的银颗粒聚集在最先形成的银颗粒晶核上，从而长大形成亚微米级别或者微米级别的银颗粒。且本申请可以通过多次还原或者沉淀反应的方式，使得银颗粒或者含银化合物颗粒的粒径可控，粒径分布更加集中。

在一个应用场景中，请参阅图2，图2为图1中步骤S102一实施方式的流程示意图，上述步骤S102具体包括：

S201：配制含有还原剂/沉淀剂的第二混合液。

具体地，在本实施例中，还原剂包括抗坏血酸、柠檬酸、硼氢化钠、草酸、亚硫酸钠、氢化铝锂中至少一种。沉淀剂包括氯离子或溴离子，例如，沉淀剂可以为氯化钙、溴化钠等。第二混合液中的溶剂可以为水等，在第二混合液中，还原剂/沉淀剂的摩尔浓度为0.01mol/L-5mol/L(例如，0.01mol/L、1mol/L、3mol/L、5mol/L等)。

S202：酸碱调节剂将第二混合液的酸碱度pH值调节至预定范围内。

具体地，在本实施例中，酸碱调节剂包括酸度调节剂和碱度调节剂，酸度调节剂包括硫酸氢钙、硫酸、盐酸中至少一种；碱度调节剂包括碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中至少一种。酸碱调节剂的质量占第一纤维质量的0.01％-10％，例如，0.01％、2％、5％、8％、10％等。

一般而言，随着酸碱度值的降低，银离子释放的速率提高，银离子的释放速率与抗菌效率正相关，但与抗菌时长负相关，因此有必要控制银离子的释放速率，避免释放过快影响抗菌时长，甚至影响使用时的安全性能。在本实施例中，上述预定范围可以为2.5-5.0(例如，2.5、3.0、4.0、4.5、5.0等)，在该预定范围内，银离子释放速率和抗菌时长可以满足要求；此外，本申请中采用直接调节还原剂/沉淀剂的酸碱度值的方式，相比于现有的通过浸渍缓冲液的方式调节医用抗菌纤维的酸碱度值的方式，波动小，更有利用控制银离子的释放。

S203：将第二混合液与第二纤维混合反应。

具体地，上述步骤S203具体包括：将第二纤维与第二混合液按第二质量比混合浸泡第二时间；该第二质量比可以为1:8-1:20(例如，1:8、1:10、1:20等)；第二时间可以为1min-48h，例如(1h、24h、32h、48h等)。

在又一个应用场景中，为降低前一步离子反应或还原反应或沉淀反应中所产生的杂质对后续形成银颗粒或者含银化合物颗粒的影响，在上述步骤S203之前，本申请所提供的制备方法还包括：清洗前一步离子反应或还原反应或沉淀反应后形成的纤维；例如，可以使用纯化水、或者超纯水、或者去离子水，对该纤维进行多次的清洗。

S103：将医用抗菌纤维进行清洗和干燥。

具体地，在本实施例中，上述步骤S103具体包括：使用纯化水、或者超纯水、或者去离子水，对步骤S102中形成的医用抗菌纤维进行多次的清洗，以去除杂质。再用丙酮、或者食用酒精浸泡纤维脱水，浸泡时间为1h-24h(例如，1h、12h、24h等)，脱水次数为1次-3次(例如，1次、2次、3次)。此外，当经历多次脱水时，所使用的丙酮或者酒精的浓度可以逐渐增大，即进行梯度脱水，该方式可以使干燥后的医用抗菌纤维柔韧性较高。

在其他实施方式中，在步骤S103之后，还可以包括对医用抗菌纤维样本检验，例如，采用动态光散射仪测定医用抗菌纤维上银颗粒或者含银化合物颗粒的粒径及其分布，并测定医用抗菌纤维的抗菌效果和银离子的释放量。

需要说明的是，在上述制备过程中，银颗粒或者含银化合物颗粒是在第一纤维中结合有银离子的位置原位形成，原位形成的银颗粒或者含银化合物颗粒相当于嵌套在纤维主体内，因此在后续经历清洗等步骤时并不会纤维主体中脱落。

在本申请中，利用上述方法形成医用抗菌纤维后，该医用抗菌纤维可以直接售卖，或者制成医用抗菌敷料后进行售卖。形成医用抗菌敷料的方法可以为将医用抗菌纤维通过针刺、水刺、编织或复合等方式加工成片材，然后再制成医用抗菌敷料，该医用抗菌敷料可以用于急性和慢性创面的护理。

下面结合两个具体实施方式对本申请所提供的医用抗菌纤维及其制备方法作进一步描述。

实施例一：采用多次还原反应制备医用抗菌纤维。

步骤一：将海藻酸钙纤维在室温下用其50倍质量的纯化水浸泡1小时，用离心机以5000rpm的速度将水分甩干；重复上述步骤3次，获得清洗后的海藻酸钙纤维。

步骤二：配制硫酸银溶液，并在硫酸银溶液中加入过氧化氢，室温下搅拌1小时以形成第一混合液；其中，硫酸银的质量占硫酸银溶液总质量的0.6％，过氧化氢的质量占第一混合液总质量的1％。

步骤三：在可密封的容器中加入清洗后的海藻酸钙纤维，加入其10倍质量的第一混合液；将容器密封，以250rpm的速度振荡反应24小时以获得第二纤维；

步骤四：重复以下步骤3次：将第二纤维在室温下用其50倍质量的纯化水浸泡1小时，用离心机以5000rpm的速度将水分甩干。

步骤五：配制0.025mol/L的抗坏血酸溶液，用氢氧化钠和碳酸钙将酸碱度值调节至2.90-3.00之间。在可密封的容器中加入第二纤维，再加入其10倍质量的抗坏血酸溶液，以250rpm的速度振荡反应0.5小时。反应完成后，将纤维在室温下用其50倍质量的纯化水浸泡1小时，用离心机以5000rpm的速度将水分甩干；重复上述步骤3次，获得清洗后第一次还原的医用抗菌纤维。

步骤六：配制0.05mol/L的抗坏血酸溶液，用氢氧化钠和碳酸钙将酸碱度值调节至3.90-4.00之间。在可密封的容器中加入第一次还原的医用抗菌纤维，加入其10倍质量的抗坏血酸溶液，以250rpm的速度振荡反应0.5小时。反应完成后，将纤维在室温下用其50倍质量的纯化水浸泡1小时，用离心机以5000rpm的速度将水分甩干；重复上述步骤3次，获得清洗后第二次还原的抗菌纤维。

步骤七：配制0.1mol/L的抗坏血酸溶液，用氢氧化钠和碳酸钙将酸碱度调节至3.90-4.00之间。在可密封的容器中加入第二次还原的抗菌纤维，加入其10倍质量的抗坏血酸溶液，以250rpm的速度振荡反应0.5小时。反应完成后，将纤维在室温下用其50倍质量的纯化水浸泡1小时，用离心机以5000rpm的速度将水分甩干；重复上述步骤3次，获得清洗后第三次还原的抗菌纤维。

步骤八：将第三次还原的抗菌纤维放置在密封的容器内，加入其10倍质量的30％丙酮水溶液浸泡1小时，用防爆离心机以5000rpm的速度将液体分甩干；再用60％丙酮水溶液浸泡1小时，用防爆离心机以5000rpm的速度将液体分甩干；最后用90％丙酮水溶液浸泡1小时，用防爆离心机以5000rpm的速度将液体分甩干。用防爆干燥箱在75℃下干燥6小时。

步骤九：取出医用抗菌纤维，测定医用抗菌纤维上银颗粒的粒径及其分布(具体结果如图3所示)，医用抗菌纤维的抗菌率(具体结果如下表1所示)及银离子释放速率(具体结果如图4所示)。

实施例二：采用多次沉淀反应制备医用抗菌纤维。

步骤一：将海藻酸钙纤维在室温下用其40倍质量的纯化水浸泡2小时，用离心机以5000rpm的速度将水分甩干；重复上述步骤3次，获得清洗后的海藻酸钙纤维。

步骤二：配制硫酸银溶液，并在硫酸银溶液中加入过氧化氢，室温下搅拌1小时以形成第一混合液；其中，硫酸银的质量占硫酸银溶液总质量的0.3％，过氧化氢的质量占第一混合液总质量的0.5％。

步骤三：在可密封的容器中加入清洗后的海藻酸钙纤维，加入其12倍质量的第一混合液。将容器密封，以250rpm的速度振荡反应3小时以获得第二纤维。

步骤四：将第二纤维在室温下用其50倍质量的纯化水浸泡0.5小时，用离心机以5000rpm的速度将水分甩干。

步骤五：配制0.5mol/L的氯化钙溶液。在可密封的容器中加入第二纤维，加入其12倍质量的氯化钙溶液，以250rpm的速度振荡反应3小时。反应完成后，将纤维在室温下用其50倍质量的纯化水浸泡1小时，用离心机以5000rpm的速度将水分甩干；重复上述步骤4次，获得清洗后沉淀反应的医用抗菌纤维。

步骤六：将沉淀反应后的医用抗菌纤维放置在密封的容器内，加入其10倍质量的30％酒精水溶液浸泡1小时，用防爆离心机以5000rpm的速度将液体分甩干；再用60％酒精水溶液浸泡1小时，用防爆离心机以5000rpm的速度将液体分甩干；最后用90％酒精水溶液浸泡1小时，用防爆离心机以5000rpm的速度将液体分甩干。用防爆干燥箱在75℃下干燥6小时。

步骤七：取出医用抗菌纤维，测定医用抗菌纤维上银颗粒的粒径及其分布(具体结果如图5所示)，医用抗菌纤维的抗菌率(具体结果如下表1所示)及银离子释放速率(具体结果如图6所示)。

表1实施例一和实施例二抗菌效果对比

从图3可以看出，实施例一所提供的医用抗菌纤维中银颗粒的中位径D50在1.350um-2.500um之间；从图4可以看出八天中其银离子释放浓度均在30ppm以上；结合表1中的数据可以看出，其抗菌时长为7天时，金黄色葡萄球菌抗菌率以及大肠杆菌抗菌率仍较高。

从图5可以看出，实施例二所提供的医用抗菌纤维中的氯化银颗粒的中位径D50在0.300um左右；从图6中可以看出八天中其银离子释放浓度均在30ppm以上；结合上表1中的数据可以看出，其抗菌时长为7天时，金黄色葡萄球菌抗菌率以及大肠杆菌抗菌率仍较高。

总而言之，本申请利用含氧化剂的可溶性银盐的第一混合液与含有羧酸根离子的第一纤维反应，并通过控制还原剂的酸碱度，制备出一种粒径可控、抗菌性能良好的医用抗菌纤维。本申请所提供的方法可以提高含有羧酸根离子的第一纤维与银离子溶液反应过程的稳定性，并且使得反应生成的银颗粒或含银化合物颗粒的中位径在0.1微米-10微米之间，防止纳米银被人体吸收蓄积的风险，提升了抗菌纤维的生物安全性。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种医用抗菌纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将含有羧酸根离子的第一纤维与含有可溶性银盐的第一混合液混合，以获得反应后的第二纤维；

将所述第二纤维进行至少一次还原反应/沉淀反应，以获得含有亚微米级别或微米级别的银颗粒/含银化合物颗粒的所述医用抗菌纤维；

将所述医用抗菌纤维进行清洗和干燥；

其中，在所述将含有羧酸根离子的第一纤维与含有可溶性银盐的第一混合液混合之前，所述制备方法还包括：

将所述可溶性银盐、氧化剂、溶剂混合均匀以形成所述第一混合液，其中，所述氧化剂的电极电位大于所述可溶性银盐中的银离子，且不与所述银离子形成沉淀或者络合物；

其中，所述将所述第二纤维进行至少一次还原反应/沉淀反应包括：

配制含有还原剂/沉淀剂的第二混合液；

酸碱调节剂将所述第二混合液的酸碱度pH值调节至预定范围内；

将所述第二混合液与所述第二纤维混合反应。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述银颗粒/所述含银化合物颗粒的中位径为0.1微米-10微米。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述第一纤维包括海藻酸纤维、羧甲基纤维素纤维中至少一种；

所述可溶性银盐包括硫酸银、硝酸银、碳酸银、乙酸银中至少一种；

所述氧化剂包括过氧化氢、硝酸、亚硝酸、氙酸中至少一种；

所述溶剂包括水、乙醇、丙酮中至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述可溶性银盐的质量占所述溶剂与所述可溶性银盐总质量的0.05％-10％；

所述氧化剂的质量占所述可溶性银盐、所述溶剂、所述氧化剂总质量的0.01％-10％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述预定范围为2.5-5.0。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述还原剂包括抗坏血酸、柠檬酸、硼氢化钠、草酸、亚硫酸钠、氢化铝锂中至少一种；

所述沉淀剂包括氯离子或溴离子；

所述酸碱调节剂包括酸度调节剂和碱度调节剂，所述酸度调节剂包括硫酸氢钙、硫酸、盐酸中至少一种；所述碱度调节剂包括碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠中至少一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

在所述第二混合液中，所述还原剂/所述沉淀剂的摩尔浓度为0.01mol/L-5mol/L；

所述酸碱调节剂的质量占所述第一纤维质量的0.01％-10％。

8.一种医用抗菌纤维，其特征在于，所述医用抗菌纤维由上述权利要求1-7任一项所述的制备方法制成。

9.一种医用抗菌敷料，其特征在于，所述医用抗菌敷料由权利要求8所述的医用抗菌纤维制成。

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