CN112451731A - 一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料及其制备方法，该敷料以壳聚糖薄膜为载体，内部嵌入有大量的Y2SiO5:Pr3+,Li+颗粒，该伤口敷料利用天然高分子材料壳聚糖(Chitosan，CTS)上大量的氨基杀灭细菌的能力，在此基础上加入稀土上转换材料，稀土上转换材料作为一类独特的光学材料，可以实现反斯托克斯发光。它能够连续吸收两个或两个以上的低能量光子跃迁至较高能级，当它们返回基态时，可以发射出短波长的可见光或者紫外光。
Description
【技术领域】
本发明属于抑菌辅料技术领域，具体涉及一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料及其制备方法。
【背景技术】
现今，由于各种意外事故引起的伤口护理问题不可避免，伤口敷料为促进伤口愈合提供一个合适的环境，保护受损组织并防止细菌入侵。伤口愈合过程比较复杂，主要包括三个阶段，炎症反应、细胞增殖和组织再生。伤口愈合时间较长，如果在愈合过程中不保护伤口，任其暴露在外部环境中，易引起细菌感染和二次损伤，因此伤口敷料在伤口愈合过程中具有重要意义。目前，在皮肤创伤应用最广泛的医用敷料中，脱脂纱布、棉垫能对伤口起到一定的物理防护作用，但不能促进伤口愈合，无法防止感染，还容易粘连伤口，对新生的上皮组织造成二次损伤。含有凡士林或甘油三酯的油纱不会粘连伤口，但是仍然容易发生细菌感染、使创口发炎。而近年来兴起的天然高分子材料具有诸多优点，它们生物相容性好，可生物降解，吸湿性能好且具有透水气性，能有效阻隔外界微生物和颗粒以防交叉感染。胶原蛋白是肌体自然蛋白，可降解吸收，蛋白分子肽链上有多种反应基团，如羟基、羧基和氨基等，能够吸收和结合多种酶和细胞，而且易于加工制成各种不同形式的医学生物材料。海藻酸盐纤维可用于制造新型敷料，它能在伤口表面原位形成凝胶，创造利于伤口愈合的湿性密闭环境。细菌纤维素是通过微生物发酵合成的3D网状生物高分子聚合物，有良好的透气、透水和持水性能，弹性模量高，满足伤口敷料的基本要求。但是上述材料普遍存在的问题是自身没有抑菌性，无法有效阻止伤口及其周围细菌的生长，必须依赖于添加抑菌剂来实现更广泛的应用。
现在伤口敷料中大多使用的是银，金属氧化物，有机抗生素类等传统的抑菌剂，这些物质的抑菌特性是必须通过液体环境释放药物，以接触的方式破坏细菌的结构和遗传物质，从而抑制其生长繁殖。长久使用难免使细菌产生抗药性的问题。抑制细菌在伤口附近的生长繁殖是伤口敷料的基本属性。传统抑菌剂一般都是接触式杀菌，需要通过液体环境释放药物从而起到杀菌效果，易产生耐药性细菌。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料及其制备方法，以解决现有技术中医用敷料易于产生细菌抗药性的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料，包括：壳聚糖薄膜，所述壳聚糖薄膜中嵌入有Y2SiO5:Pr3+,Li+颗粒；所述Y2SiO5:Pr3+,Li+颗粒的直径为200-500nm，所述壳聚糖薄膜的厚度小于1000μm。
一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，向十六烷基三甲基溴化铵溶液A中加入乙醇和氨水，获得溶液B，将正硅酸乙酯加入至溶液B中，搅拌过程中出现白色沉淀；将白色沉淀洗涤后干燥得到白色固体，将白色固体C煅烧后得到介孔二氧化硅粉末；
步骤2，氧化钇和硝酸溶液搅拌后，得到反应溶液D，向反应溶液D中加入硝酸镨、碳酸锂和介孔二氧化硅粉末，超声处理后，得到混合溶液E；溶液E水热反应后得到反应溶液F，将反应溶液F离心洗涤后，得到离心产物G，将离心产物G干燥后得到白色固体H，将白色固体H煅烧后得到Y2SiO5:Pr3+,Li+上转换粉末；
步骤3，将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入Y2SiO5:Pr3+,Li+上转换粉末，所述Y2SiO5:Pr3+,Li+上转换粉末和壳聚糖的质量比为(0.4-0.7):(0.5-1)，搅拌后得到悬浊液I，向悬浊液I中加入戊二醛溶液，直至溶液粘稠，得到混合物J；将混合物J涂覆在玻璃板上，制备出薄膜状的抑菌伤口敷料。
优选的，步骤1中，十六烷基三甲基溴化铵溶液A中十六烷基三甲基溴化铵和正硅酸乙酯的比例为2.6g：4mL。
优选的，步骤1中，白色沉淀的干燥温度为60-80℃，干燥时间为6-8h；白色固体C的煅烧温度为550℃，煅烧时间为5h。
优选的，步骤2中，氧化钇和硝酸溶液的混合比例为2.025g:13.5mL。
优选的，步骤2中，硝酸镨、碳酸锂和介孔二氧化硅粉末的质量比为0.105:(0.0665-0.9):0.6。
优选的，步骤2中，反应溶液E的反应温度为110℃，反应时间为20h。
优选的，所述离心产物G洗涤后的干燥温度为60-80℃，干燥时间为4-6h；白色固体H的煅烧温度为1000℃，煅烧时间为4h。
优选的，步骤3中所述醋酸溶液的浓度为1％。
优选的，步骤中，每25mL的壳聚糖加入1mL的戊二醛。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料，该敷料以壳聚糖薄膜为载体，内部嵌入有大量的Y2SiO5:Pr3+,Li+颗粒，该伤口敷料利用天然高分子材料壳聚糖(Chitosan，CTS)上大量的氨基杀灭细菌的能力，在此基础上加入稀土上转换材料，稀土上转换材料作为一类独特的光学材料，可以实现反斯托克斯发光。它能够连续吸收两个或两个以上的低能量光子跃迁至较高能级，当它们返回基态时，可以发射出短波长的可见光或者紫外光。众所周知，短波紫外线(UVC)照射是一种行之有效的灭菌手段。因此，利用上转换材料杀菌并不需要直接接触伤口和细菌，不易产生二次损伤，紫外线也不会使细菌产生药物抗性。镧系掺杂上转换材料具有较高的热稳定性、良好的化学稳定性、光学性能、制备工艺简单等优点，在光催化，生物成像，光动力治疗等领域有着广泛的应用。与传统的敷料相比，它具有双重抑菌性。一方面，上转换颗粒Y2SiO5:Pr3+,Li+可以将可见光转换成UVC实现对细菌的消灭，利用可见光上转换复合材料抑菌不必直接接触伤口和细菌，无药物副作用，且不产生耐药性菌，比使用其他化学药剂更安全更具有可持续性。另一方面，作为敷料基材的CTS自身就具有良好的抑菌性能，含有壳聚糖的抑菌复合膜也可以通过直接接触细菌起到抑制效果，达到可见光上转换-壳聚糖协同抑菌的效果。本发明将可见光上转换材料加载在壳聚糖薄膜上，使得可见光上转换材料能够借助壳聚糖作为载体，发挥可见光上转换材料的作用。具体的，YSO-Pr-Li/CTS复合膜具有优异的上转换发光性能，能将520-530nm可见光转换成短波紫外线(UVC)。与传统抑菌剂相比，它在不接触细菌的情况下，能依靠转化而来的紫外线将其杀灭，安全高效且不会使细菌产生抗药性。在经过一次2h的光照抑菌试验之后，再对复合膜进行荧光测试，可以看到与使用之前相比，荧光强度并没有降低很多(约16.7％)，并且对该复合膜进行二次照射进行抑菌试验后，依然能获得一定的抑菌效果。
本发明公开了一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，该制备方法中的首先制备出介孔二氧化硅粉末，为下面的上转换粉末的制备做准备，介孔二氧化硅粉末因其还有大量的孔洞，使得在制备上转换粉末时，能够高效的发生反应，且反应彻底；经过戊二醛交联的CTS为一种良好的制膜基材，成膜效果极佳，透明度高，化学性质稳定，机械性能优异。通过将上转换材料粉末直接加入到壳聚糖的溶液中，然后再加入戊二醛，使得制备出的交联薄膜能够保证原始的上转化材料的形态，使得制备出的薄膜中上转换粉末颗粒充分的发挥作用，而不会因为薄膜的包裹而受到影响，与此同时薄膜形态的敷料，易于使用，使得该制备方法具有应用于伤口敷料领域的潜力。
【附图说明】
图1为对比例和实施例的FTIR测试图和力学性能测试图的结果；其中，(a)图为FTIR侧视图；(b)图为力学性能测试图。
图2为5个实施例的XRD图；
图3为本发明的制备出敷料的材料形貌及成分分析图；其中，(a)图为YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS的表面形貌(放大倍数50000倍)；(b)图为YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS的表面形貌(放大倍数500倍)；(c)图为YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS的mapping图；(d)图为YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS的EDS图；
图4为本发明的为不同煅烧温度下得到材料的抑菌性能图；
其中，a图为YSO-Pr-Li(800℃)/CTS，b图为YSO-Pr-Li(900℃)/CTS，c图为YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS，d图为YSO-Pr-Li(1100℃)/CTS，e图为YSO-Pr-Li(1200℃)/CTS，f图为仅光照空白组；g图为CTS膜在光照下的抑菌情况；h图为YSO-Pr-Li(1000)接触抑菌的情况。
图5为本发明的不同光照时间下的抑菌型效果图；
其中，a图为光照0小时的复合膜在24小时后的抑菌效果图；b图为光照1小时的复合膜在24小时后的抑菌效果图；c图为光照2小时的复合膜在24小时后的抑菌效果图；d图为光照0小时的复合膜在48小时后的抑菌效果图；e图为光照1小时的复合膜在48小时后的抑菌效果图；f图为光照2小时的复合膜在48小时后的抑菌效果图；
图6为本发明的YSO-Pr-Li(1000)/CTS接触式抑菌效果；
其中，a图为未调节pH值复合膜的抑菌效果；b图为调节pH值至中性后复合膜的抑菌效果；c图为PVA/SA膜的抑菌效果图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明公开了一种上转换的材料可见光的抑菌伤口辅料及其制备方法，具体的制备过程包括：
1)将2.6g十六烷基三甲基溴化铵加至120ml水中，600w超声处理10分钟加速溶解，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液A，向溶液A中加入50ml乙醇，12ml氨水，磁力搅拌至均匀，得到溶液B。将4ml正硅酸乙酯逐滴加入至溶液B，使溶液B逐渐变浑浊，直到出现大量白色沉淀，持续搅拌30分钟，使其反应充分。将白色沉淀用去离子水反复洗涤、离心多次后，置于60-80℃的电热鼓风干燥器中6-8h，使其完全干燥，得到白色固体C。将白色固体C研磨后，保持在550℃的马弗炉中煅烧5h，得到白色的介孔二氧化硅粉末。
2)将2.025g氧化钇与13.5ml硝酸溶液(V发烟硝酸：V去离子水＝3.5:10)混合后进行搅拌，当混合溶液从乳白色变为白色半透明的溶液时认定完全反应，得到反应溶液D，向反应溶液D中加入0.105g硝酸镨，0.0665-0.9g碳酸锂，0.6g先前制备的介孔二氧化硅和40-50mL的去离子水，超声处理，并在超声时摇晃烧杯使其充分溶解和分散，直到杯底无明显颗粒物(介孔二氧化硅粉末)，当颗粒物完全溶解后，得到反应溶液E。将反应液E移至100ml的高压反应釜中，在110℃下反应20h，得到反应溶液F。随后对反应溶液F离心洗涤两次，得到离心产物G，将离心产物G置于60-80℃的电热鼓风干燥器中4-6h，使其完全干燥，得到白色固体H。将白色固体H在800-1200℃的马弗炉中煅烧4h，取出自然冷却，研磨，获得Y2SiO5:Pr3 +,Li+上转换粉末。
3)将0.5-1g壳聚糖搅拌溶解于25mL的质量分数为1％的醋酸溶液，将0.4-0.7gY2SiO5:Pr3+,Li+粉末超声分散于2mL去离子水中并加入到上述壳聚糖溶液中，，充分搅拌使其混合均匀，得到悬浊液I。向悬浊液I中滴加1mL的0.5％的戊二醛溶液交联10分钟，直至溶液变粘稠，得到混合物J。将混合物J倒在平直的玻璃板上，用SZQ制备器将粘稠溶液涂布成750-1000μm厚的薄膜。经静止自然晾干后，将其从玻璃板上小心揭下，最终得到Y2SiO5:Pr3 +,Li+/CTS复合膜。该步骤中，戊二醛的加入量主要依据加入后混合物的粘稠程度确定的，太稀和太稠的都不能成膜，因此限定戊二醛的加入量为每25mL的壳聚糖加入1mL的戊二醛。
对比材料1：壳聚糖膜(Pure CTS)：将0.5-1g壳聚糖搅拌溶解于25mL的质量分数为1％的醋酸溶液后，倒在平直的玻璃板上，用SZQ制备器将壳聚糖溶液涂布成1000μm厚的薄膜。经静止自然晾干后，将其从玻璃板上小心揭下，最终得到Pure CTS膜。
对比材料2：戊二醛交联的壳聚糖膜(CTS(GA))：将0.5-1g壳聚糖搅拌溶解于25mL的质量分数为1％的醋酸溶液后，向壳聚糖溶液中滴加1mL的0.5％的戊二醛溶液交联10分钟，直至溶液变粘稠。将戊二醛交联的壳聚糖溶液倒在平直的玻璃板上，用SZQ制备器将其涂布成1000μm厚的薄膜。经静止自然晾干后，将其从玻璃板上小心揭下，最终得到CTS(GA)膜。
对比材料3：YSO-Pr-Li/CTS(已调PH)：该材料是在YSO-Pr-Li/CTS的制备过程中，用2％的NaOH溶液将混合溶液的pH调节至7.4左右来制备的。
对比材料4：YSO-Pr-Li/PVA/SA膜：在90℃水浴锅中将2.5g聚乙烯醇(PVA)完全溶解于25mL去离子水中，然后将0.5g Y2SiO5:Pr3+,Li+上转换粉末超声分散于2mL去离子水中，并加入上述PVA溶液中，搅拌均匀。将0.3g海藻酸钠(SA)加入上述混合溶液中，完全溶解后倒在平直的玻璃板上，用SZQ制备器将其涂布成1000μm厚的薄膜。经静止自然晾干后，将其从玻璃板上小心揭下，最终得到YSO-Pr-Li/PVA/SA膜。
实施例1
1)将2.6g十六烷基三甲基溴化铵加至120ml水中，600w超声处理10分钟加速溶解，得到十六烷基三甲基溴化铵溶液A，向溶液A中中加入50ml乙醇，12ml氨水，磁力搅拌至均匀，得到溶液B。将4ml正硅酸乙酯逐滴加入至溶液B，使溶液B逐渐变浑浊，直到出现大量白色沉淀，持续搅拌30分钟，使其反应充分。将白色沉淀用去离子水反复洗涤、离心多次后，置于60℃的电热鼓风干燥器中6h，使其完全干燥，得到白色固体C。将白色固体C研磨后，保持在550℃的马弗炉中煅烧5h，得到白色的介孔二氧化硅粉末。
2)将2.025g氧化钇与13.5ml硝酸溶液(V发烟硝酸：V去离子水＝3.5:10)混合后进行搅拌，当混合溶液从乳白色变为白色半透明的溶液时认定，得到反应溶液D，向反应溶液D中加入0.105g硝酸镨，0.0665碳酸锂，0.6g先前制备的介孔二氧化硅和40mL的去离子水，超声处理30分钟，并在超声时摇晃烧杯使其充分溶解和分散，直到杯底无明显颗粒物，当颗粒物完全溶解后，得到反应溶液E。将反应液E移至100ml的高压反应釜中，在110℃下反应20h，得到反应溶液F。随后对反应溶液F离心洗涤两次，得到离心产物G，将离心产物G置于60℃的电热鼓风干燥器中4h，使其完全干燥，得到白色固体H。将白色固体H在1000℃的马弗炉中煅烧4h，取出自然冷却，研磨，获得Y2SiO5:Pr3+,Li+上转换粉末。(掺杂钇以后发光效果会更好)
3)将0.5g壳聚糖搅拌溶解于25mL的1％的醋酸溶液，向上述壳聚糖溶液中加入0.5gY2SiO5:Pr3+,Li+粉末，充分搅拌使其混合均匀，得到悬浊液I。向悬浊液I中滴加1mL的0.5％的戊二醛溶液交联10分钟，直至溶液变粘稠，得到混合物J。将混合物J倒在平直的玻璃板上，用SZQ制备器将粘稠溶液涂布成1000μm厚的薄膜。经静止自然晾干后，将其从玻璃板上小心揭下，最终得到Y2SiO5:Pr3+,Li+/CTS复合膜，简写为YSO-Pr-Li/CTS
通过该实施例制备出的材料形貌及结构如下图3所示，从图中可以看出粒径大约在200-400nm之间的Y2SiO5:Pr3+,Li+颗粒均匀地分布在CTS基材上，相应的mapping分析也印证了这一点。
对比例和实施例1进行FTIR测试和力学性能测试，结果如图1所示：
从FTIR中可以看到，添加了少量低浓度GA的CTS(GA)与Pure CTS相比，特征吸收峰差异不大。从图1中(a)图可以看出壳聚糖在3233.89cm-1(OH拉伸振动)、1633.88cm-1(酰胺I，C＝O)、1540.21cm-1(酰胺II，NH2)和1404.94cm-1(C-N拉伸振动)处得到的特征峰，且分别在2877.74cm-1和1020.72cm-1处观察到C-H和C-O的拉伸振动。添加YSO-Pr粉末之后，相对纯净的含氧化合物并不会导致新的官能团的产生，但会和有机物基材中现有的官能团发生作用，产生氢键，使特征峰的位置发生轻微的偏移，并削弱峰的强度。从材料的力学性能测试(图1中的(b)图和表1)中可以看到，随着GA和YSO-Pr的加入，相对于CTS(GA)和Pure CTS，YSO-Pr-Li/CTS复合膜的断裂伸长率，断裂应力，拉伸强度和最大力有少许的下降，但弹性模量依次增加，反映了材料抵抗弹性变形能力逐渐变强。这可能与GA的交联作用以及氢键的形成有关。
表1力学性能测试结果
实施例2
本实施例中煅烧温度步骤2中白色固体的煅烧温度为800℃，其余与实施例1相同。
实施例3
本实施例中煅烧温度步骤2中白色固体的煅烧温度为900℃，其余与实施例1相同。
实施例4
本实施例中煅烧温度步骤2中白色固体的煅烧温度为1100℃，其余与实施例1相同。
实施例5
本实施例中煅烧温度步骤2中白色固体的煅烧温度为1200℃，其余与实施例1相同。
对上述五个实施例进行XRD分析，由图2的XRD结果可知，煅烧温度从1000℃开始，有明显的衍射峰出现，标志着Y2SiO5晶体开始形成。另外结合实际的抑菌结果来看，YSO-Pr(1000)/CTS已经具有足够的可见光-紫外转换能力，并满足灭菌要求。因此选取1000℃为最佳煅烧温度。
下面对上述实施例制备的物质进行抑菌性测试。
(1)抑菌性测试
本实验中，涉及到的抑菌实验具体方法如下：
1)抑菌实验开始前准备工作
实验台清洁干净后，用紫外灯杀菌消毒1h。
固体培养基的配置(500mL)：5.0g蛋白胨、2.5g氯化钠、1.5g牛肉膏、6g琼脂，加热溶解于500mL去离子水中，调节pH在7.5左右。
将固体培养基以及实验所用玻璃仪器等置入高压灭菌蒸汽锅中处理20分钟左右。
菌种的活化：适量固体培养基倒入已灭菌试管并放置斜面使其冷却，取冷藏的细菌菌种，用灭菌的接种环刮取斜面菌种呈W字涂至新的试管斜面，并在恒温培养箱中(37℃，24h)活化细菌。待长出一层细菌后将斜面用0.9％的生理盐水刚好没过斜面，刮下斜面菌种溶于生理盐水中，最后将此液体倒入灭菌的锥形试管中，得到菌悬液。
2)平板计数法抑菌实验过程
配置固体培养基，同50mL离心管、若干培养皿、若干3mL和1mL移液枪枪头一起置于高压蒸汽灭菌锅中灭菌20分钟。待灭菌完毕，趁热将培养基分别倒入无菌培养皿中，使其静置冷却凝固。
用移液枪移取0.25mL菌悬液放入离心管中，添加10mL无菌水，此即为108菌悬液浓度，并做标记108。将108离心管充分震荡，使菌液混合均匀。另取一支1mL枪头，取108中菌悬液0.25mL置于新的离心管中，添加10mL无菌水稀释10倍，此即为107菌悬液，标记为107。重复上述过程直至得到103菌悬液。
取若干支1mL无菌移液枪头，分别吸取103的菌悬液0.1mL加入到若干固体培养基中，并用涂布器进行均匀涂布。最后将培养皿置于生化培养箱中(37℃)培养数小时，直至固体培养基上的菌液干燥。
用YSO-Pr-Li/CTS复合膜覆盖培养皿口并固定，置于密闭空间中，用520-530nm的LED聚光灯持续照射复合膜1-2h。照射完毕后将培养皿放入生化培养箱中(37℃，24h)培养。观察培养之后培养基上大肠杆菌的生长情况(菌落数量、大小及密度)。
3)抑菌测试结果
①五个实施例在不同煅烧温度所得材料的抑菌性
试验中使用五个煅烧温度下的上转换粉末制成相应的复合膜，分别为：实施例2的YSO-Pr-Li(800℃)/CTS，实施例3的YSO-Pr-Li(900℃)/CTS，实施例1的YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS，实施例4的YSO-Pr-Li(1100℃)/CTS和实施例5的YSO-Pr-Li(1200℃)/CTS。将上述复合膜固定于培养皿口并进行光照2h后，移至生化培养箱(37℃，24h)培养。最终抑菌效果如图4中的a-e所示，图4f为无抑菌材料，培养基中只有细菌进行光照的空白对照组。由此可见，与空白组相比，在进行2h的光照灭菌后，培养基表面的细菌得到了相当彻底的杀灭，其中YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS的抑菌效果最为明显。此外由空白组的菌落情况可以看出，单纯地利用520-530nm的可见光照射并不能起到灭菌效果，侧面证实了YSO-Pr-Li/CTS复合膜成功地将可见光转换成UVC且能够达到杀灭细菌的强度。增加了纯CTS膜在光照下的抑菌情况(g)以及YSO-Pr-Li(1000)粉末接触抑菌的情况(h)。可以看出纯CTS膜并无非接触抑菌性，YSO-Pr-Li(1000℃)也没有接触抑菌性，结合YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS的接触与非接触的抑菌结果，从而反证了YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS的协同抑菌性。
②不同光照时间下的抑菌性以及抑菌效果持久性
参见图5，为确定实施例1制备的YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS的最佳光照抑菌时间，对其分别进行了0,1,2h的可见光照射，然后对培养基进行24h恒温培养(37℃)。培养后发现，光照1h(图5b)即可达到非常明显的抑菌效果，2h(图5c)则更优。接着将其培养至48h，从而验证复合膜抑菌效果的持久性。结果显示，相较而言光照2h的培养基在恒温培养两天之后，表面菌落数(图5f)仍维持在一个较低的水平。综合来看，光照2h能将细菌消灭的较为彻底。通过该对比也可发现，在壳聚糖薄膜条件不变的情况下，光照时间对YSO-Pr-Li(1000℃)/CTS有影响，说明复合膜成功地将可见光转换成UVC且能够达到杀灭细菌的作用。
③YSO-Pr-Li(1000)/CTS接触抑菌测试
作为复合膜基材的CTS本身就具有良好的抑菌性。将直径1.5cm的YSO-Pr-Li(1000)/CTS复合膜直接放置在接种了大肠杆菌的固体培养基上后，进行培养(37℃，48h)。材料制备过程中CTS需要溶解于2％的醋酸溶液，而CTS在酸性条件下也具有更强的抑菌性。因此不调节pH，直接涂布制得的复合膜(图6a)展现出最好的抑菌效果。用NaOH将pH调至中性后所得的YSO-Pr-Li/CTS(已调PH)(图6b)相较而言抑菌性有所下降。自身无抑菌性的YSO-Pr-Li/PVA/SA膜(图6c)附近则完全没有出现抑菌圈。本试验验证了YSO-Pr-Li(1000)/CTS复合膜的接触抑菌性，理论上可以与可见光激发的上转换抑菌构型协同抑菌的模式。
实施例6
该实施例中，步骤1)中的电热鼓风干燥温度为70℃，其余部分与实施例1相同。
实施例7,
该实施例中，步骤1)中的电热鼓风干燥温度为80℃，其余部分与实施例1相同。
实施例8
该实施例中，步骤1)中的电热鼓风干燥时间为7h，其余部分与实施例1相同。
实施例9
该实施例中，步骤1)中的电热鼓风干燥时间为8h，其余部分与实施例1相同。
实施例10
该实施例中，步骤2)中碳酸锂的加入量为0.7g，其余部分与实施例1相同。
实施例11
该实施例中，步骤2)中碳酸锂的加入量为0.75g，其余部分与实施例1相同。
实施例12
该实施例中，步骤2)中碳酸锂的加入量为0.8g，其余部分与实施例1相同。
实施例13
该实施例中，步骤2)中碳酸锂的加入量为0.9g，其余部分与实施例1相同。
实施例14
该实施例中，步骤2)中离心产物的电热鼓风温度为70℃，其余部分与实施例1相同。
实施例15
该实施例中，步骤2)中离心产物的电热鼓风温度为80℃，其余部分与实施例1相同。
实施例16
该实施例中，步骤2)中离心产物的电热鼓风时间为5h，其余部分与实施例1相同。
实施例17
该实施例中，步骤2)中离心产物的电热鼓风时间为6h，其余部分与实施例1相同。
实施例18
该实施例中，步骤3)中壳聚糖的加入量为0.6g，Y2SiO5:Pr3+,Li+粉末的加入量为0.5g，最后涂布的薄膜厚度为800μm。
实施例19
该实施例中，步骤3)中壳聚糖的加入量为0.7g，Y2SiO5:Pr3+,Li+粉末的加入量为0.6g，最后涂布的薄膜厚度为750μm。
实施例20
该实施例中，步骤3)中壳聚糖的加入量为0.8g，Y2SiO5:Pr3+,Li+粉末的加入量为0.65g，最后涂布的薄膜厚度为850μm。
实施例21
该实施例中，步骤3)中壳聚糖的加入量为0.9g，Y2SiO5:Pr3+,Li+粉末的加入量为0.7g，最后涂布的薄膜厚度为900μm。
实施例22
该实施例中，步骤3)中壳聚糖的加入量为1g，Y2SiO5:Pr3+,Li+粉末的加入量为0.7g，最后涂布的薄膜厚度为950μm。
实施例23
该实施例中，步骤3)中壳聚糖的加入量为0.5g，Y2SiO5:Pr3+,Li+粉末的加入量为0.4g，最后涂布的薄膜厚度为1000μm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料，其特征在于，包括：壳聚糖薄膜，所述壳聚糖薄膜中嵌入有Y2SiO5:Pr3+,Li+颗粒；所述Y2SiO5:Pr3+,Li+颗粒的直径为200-500nm，所述壳聚糖薄膜的厚度小于1000μm。
2.一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，向十六烷基三甲基溴化铵溶液A中加入乙醇和氨水，获得溶液B，将正硅酸乙酯加入至溶液B中，搅拌过程中出现白色沉淀；将白色沉淀洗涤后干燥得到白色固体，将白色固体C煅烧后得到介孔二氧化硅粉末；
步骤2，氧化钇和硝酸溶液搅拌后，得到反应溶液D，向反应溶液D中加入硝酸镨、碳酸锂和介孔二氧化硅粉末，超声处理后，得到混合溶液E；溶液E水热反应后得到反应溶液F，将反应溶液F离心洗涤后，得到离心产物G，将离心产物G干燥后得到白色固体H，将白色固体H煅烧后得到Y2SiO5:Pr3+,Li+上转换粉末；
步骤3，将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入Y2SiO5:Pr3+,Li+上转换粉末，所述Y2SiO5:Pr3 +,Li+上转换粉末和壳聚糖的质量比为(0.4-0.7):(0.5-1)，搅拌后得到悬浊液I，向悬浊液I中加入戊二醛溶液，直至溶液粘稠，得到混合物J；将混合物J涂覆在玻璃板上，制备出薄膜状的抑菌伤口敷料。
3.根据权利要求2所述的一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，其特征在于，步骤1中，十六烷基三甲基溴化铵溶液A中十六烷基三甲基溴化铵和正硅酸乙酯的比例为2.6g：4mL。
4.根据权利要求2所述的一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，其特征在于，步骤1中，白色沉淀的干燥温度为60-80℃，干燥时间为6-8h；白色固体C的煅烧温度为550℃，煅烧时间为5h。
5.根据权利要求2所述的一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，其特征在于，步骤2中，氧化钇和硝酸溶液的混合比例为2.025g:13.5mL。
6.根据权利要求2所述的一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，其特征在于，步骤2中，硝酸镨、碳酸锂和介孔二氧化硅粉末的质量比为0.105:(0.0665-0.9):0.6。
7.根据权利要求2所述的一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，其特征在于，步骤2中，反应溶液E的反应温度为110℃，反应时间为20h。
8.根据权利要求2所述的一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，其特征在于，所述离心产物G洗涤后的干燥温度为60-80℃，干燥时间为4-6h；白色固体H的煅烧温度为1000℃，煅烧时间为4h。
9.根据权利要求2所述的一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述醋酸溶液的浓度为1％。
10.根据权利要求2所述的一种基于可见光上转换材料的抑菌伤口敷料的制备方法，其特征在于，步骤中，每25mL的壳聚糖加入1mL的戊二醛。
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