CN113018505B - 一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法 - Google Patents

一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：（1）将海藻酸钠水溶液加入超纯水中，搅拌至完全溶解后加入HOBT、CDH，混合均匀后调节pH值，然后加入EDC室温搅拌过夜得到反应液一；（2）将反应液一用透析袋透析，然后用超纯水透析，转入冷冻干燥机中冻干得到AL‑CDH；（3）将AL‑CDH加入超纯水中，置于冰箱中静置，取出后震荡得到AL‑CDH水溶液备用；（4）将硝酸银加入超纯水中，完全溶解后得到硝酸银水溶液；（5）将AL‑CDH水溶液、硝酸银水溶液混合至成凝胶状，即得海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料。本发明制备得到的海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料具有良好的生物相容性、促伤口愈合能力、抗菌性，且能有效控制纳米银的释放速度。

Description

一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法
技术领域
本发明涉及水凝胶敷料，特别是涉及一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法。
背景技术
创面会分泌出大量的体液，临床上除了输液以补充丢失的体液外，还需要及时清理分泌出的体液，因为在潮湿的环境下富有营养物质的分泌物会滋生大量细菌，从而导致创面的感染，进而影响创口的恢复甚至患者的生命安全。传统敷料不能保湿，不具有促进创面愈合的生物功能性，水凝胶敷料相比于传统敷料具有更优异的生物功能性，如与创面结合良好、保湿、透气、方便更换、可吸收渗液以及可负载各类药物等诸多优点。
海藻酸钠是一种天然高分子多糖，由于其为天然高分子，不需要添加其他高分子合成过程中需要的有毒性的有机试剂，而且其储量丰富，可以再生且无污染，是较为理想的天然生物高分子材料。目前海藻酸钠已经广泛用于可食性材料、食品包装、食品添加剂；同时海藻酸钠具有优良的生物相容性，并且具有可降解性和促进伤口愈合的性能，被广泛应用于医用敷料领域。
海藻酸钠制成的伤口敷料形式包括纤维膜、凝胶、泡沫等结构形式，其能够吸收相当于自身体积数倍的液体，在伤口表面可以吸收伤口渗出液，同时在伤口和敷料之间形成凝胶样薄膜，为伤口提供湿性愈合的环境，因此能够促进伤口愈合。在换药时，海藻酸钠敷料能够较容易地被生理盐水洗净，不会破坏创口表面的新生肉芽组织，因此换药不会产生疼痛和不适。
银离子因其抗菌能力强、细菌耐药发生率低被选用作抗菌材料已有悠久的历史。纳米银是集合了纳米技术的优良特征与银元素特有的杀菌性质创造出的新型抗菌材料，其具有优良的抗菌、抗炎、抗病毒作用，在医学领域中日益应用广泛，很大程度地降低了伤口的感染率，减少了对抗生素的抵抗性与依赖性，纳米银作为新一代的天然的非抗生素类杀菌剂，其广谱而强效的杀菌能力可在数分钟内杀死多种病菌，细菌对银元素的耐药性极为罕见。纳米银的渗透能力强，可由毛孔迅速渗入皮下，对各种细菌、真菌、支原体、衣原体等病菌引起的感染具有良好的杀菌作用。纳米银也能促进皮肤再生，并能有效地阻止创伤后肉芽肿的形成。
添加纳米银颗粒的海藻酸敷料表现较强的出快速杀菌能力，可用于感染伤口的局部控制细菌繁殖。目前已有国内外多家生产企业推出的纳米银医用抗菌敷料是将纳米银附着于医用脱脂纱布或医用非织造布敷料。近些年来，纳米银抗菌凝胶作为一种有效的抗菌材料被广泛地应用于临床。最近的研究结果显示，过量的纳米银容易导致细胞毒性。因此，如何有效地控制复合物中纳米银的释放水平，以实现抗菌效果并避免细胞毒性，成为当前纳米银抗菌凝胶所要解决的一个关键问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，其制备得到的海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料具有良好的生物相容性、促伤口愈合能力、抗菌性，且能有效控制纳米银的释放速度。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将海藻酸钠水溶液加入超纯水中，搅拌至完全溶解后加入羟基苯并三唑一水合物HOBT、碳酰肼CDH，混合均匀后调节pH值至5-6，然后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC室温搅拌过夜得到反应液一；
（2）将步骤（1）所得反应液一用透析袋透析1-3天，透析袋中设有pH值为3.5的氯化钠水溶液，然后用超纯水透析2-4天，转入冷冻干燥机中冻干5-7天得到AL-CDH；
（3）将步骤（2）所得AL-CDH加入超纯水中，置于4℃的冰箱中静置2天，取出后震荡使AL-CDH完全溶解得到AL-CDH水溶液备用；
（4）将硝酸银加入超纯水中，完全溶解后得到硝酸银水溶液，置于4℃冰箱中备用；
（5）将步骤（3）所得AL-CDH水溶液、步骤（4）所得硝酸银水溶液混合至成凝胶状，即得海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料。
进一步地，本发明所述步骤（1）中，海藻酸钠、超纯水、HOBT、CDH、EDC的比例为（0.5-1.5）mol:（1-2）L:0.5mol:（0.5-1.5）mol:0.5mol。
进一步地，本发明所述步骤（2）中，透析袋的截留分子量为3500。
进一步地，本发明所述步骤（2）中，透析袋中氯化钠水溶液的浓度为10mol/L。
进一步地，本发明所述步骤（2）中，用透析袋透析的过程中每隔6-9小时换一次氯化钠水溶液，用超纯水透析的过程中每隔6-9小时换一次超纯水。
进一步地，本发明所述步骤（3）中，AL-CDH水溶液的浓度为2-4wt%。
进一步地，本发明所述步骤（4）中，硝酸银水溶液的浓度为1-5mM。
进一步地，本发明所述步骤（5）中，AL-CDH水溶液与硝酸银水溶液的体积比为1:1，混合的具体步骤为：用两个注射器分别吸取AL-CDH水溶液和硝酸银水溶液，然后用鲁尔接头连接，互推混合后注射入试管或玻璃瓶中，然后倒置试管或玻璃瓶使AL-CDH水溶液和硝酸银水溶液混合至成凝胶状。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过酰肼基（碳酰肼CDH）和羧基（羟基苯并三唑一水合物HOBT）的酯化反应对海藻酸钠AL进行改性制成AL-CDH，同时EDC在反应过程中能起到活化羧基的作用，再利用酰肼基的还原性将硝酸银原位还原成纳米银颗粒并均匀分散在海藻酸钠水凝胶当中制得水凝胶敷料，利用水凝胶本身的吸水性来吸收伤口的渗出液以促进伤口的愈合，同时利用水凝胶中包含的纳米银颗粒及其缓慢释放的银离子起到抑制细菌的作用。
2. 本发明利用海藻酸钠作为载体，将纳米银固化于其中，能通过缓控释作用将纳米银及银离子逐步释放出来，局部维持一定的作用浓度的同时减轻纳米银的团聚和迁移带来的危害，且制得的水凝胶敷料具有良好的生物相容性和促伤口愈合能力。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
按照以下步骤制备海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料：
（1）将海藻酸钠水溶液加入超纯水中，搅拌至完全溶解后加入羟基苯并三唑一水合物HOBT、碳酰肼CDH，混合均匀后调节pH值至5.8，然后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC室温搅拌过夜得到反应液一，海藻酸钠、超纯水、HOBT、CDH、EDC的比例为1mol:1.5L:0.5mol:1mol:0.5mol；
（2）将步骤（1）所得反应液一用截留分子量为3500的透析袋透析2天，透析袋中设有pH值为3.5、浓度为10mol/L的氯化钠水溶液，每隔6-9小时换一次氯化钠水溶液，然后用超纯水透析3天，每隔6-9小时换一次超纯水，转入冷冻干燥机中冻干6天得到AL-CDH；
（3）将步骤（2）所得AL-CDH加入超纯水中，置于4℃的冰箱中静置2天，取出后震荡使AL-CDH完全溶解得到浓度为3wt%的AL-CDH水溶液备用；
（4）将硝酸银加入超纯水中，完全溶解后得到浓度为2mM的硝酸银水溶液，置于4℃冰箱中备用；
（5）用两个注射器分别吸取步骤（3）所得AL-CDH水溶液和步骤（4）所得硝酸银水溶液，AL-CDH水溶液与硝酸银水溶液的体积比为1:1，然后用鲁尔接头连接，互推混合后注射入试管或玻璃瓶中，然后倒置试管或玻璃瓶使AL-CDH水溶液和硝酸银水溶液混合至成凝胶状，即得海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料。
实施例2
按照以下步骤制备海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料：
（1）将海藻酸钠水溶液加入超纯水中，搅拌至完全溶解后加入羟基苯并三唑一水合物HOBT、碳酰肼CDH，混合均匀后调节pH值至5，然后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC室温搅拌过夜得到反应液一，海藻酸钠、超纯水、HOBT、CDH、EDC的比例为0.5mol:1L:0.5mol:1.5mol:0.5mol；
（2）将步骤（1）所得反应液一用截留分子量为3500的透析袋透析1天，透析袋中设有pH值为3.5、浓度为10mol/L的氯化钠水溶液，每隔6-9小时换一次氯化钠水溶液，然后用超纯水透析2天，每隔6-9小时换一次超纯水，转入冷冻干燥机中冻干5天得到AL-CDH；
（3）将步骤（2）所得AL-CDH加入超纯水中，置于4℃的冰箱中静置2天，取出后震荡使AL-CDH完全溶解得到浓度为2wt%的AL-CDH水溶液备用；
（4）将硝酸银加入超纯水中，完全溶解后得到浓度为1mM的硝酸银水溶液，置于4℃冰箱中备用；
（5）用两个注射器分别吸取步骤（3）所得AL-CDH水溶液和步骤（4）所得硝酸银水溶液，AL-CDH水溶液与硝酸银水溶液的体积比为1:1，然后用鲁尔接头连接，互推混合后注射入试管或玻璃瓶中，然后倒置试管或玻璃瓶使AL-CDH水溶液和硝酸银水溶液混合至成凝胶状，即得海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料。
实施例3
按照以下步骤制备海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料：
（1）将海藻酸钠水溶液加入超纯水中，搅拌至完全溶解后加入羟基苯并三唑一水合物HOBT、碳酰肼CDH，混合均匀后调节pH值至6，然后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC室温搅拌过夜得到反应液一，海藻酸钠、超纯水、HOBT、CDH、EDC的比例为1.5mol:2L:0.5mol:0.5mol:0.5mol；
（2）将步骤（1）所得反应液一用截留分子量为3500的透析袋透析3天，透析袋中设有pH值为3.5、浓度为10mol/L的氯化钠水溶液，每隔6-9小时换一次氯化钠水溶液，然后用超纯水透析4天，每隔6-9小时换一次超纯水，转入冷冻干燥机中冻干7天得到AL-CDH；
（3）将步骤（2）所得AL-CDH加入超纯水中，置于4℃的冰箱中静置2天，取出后震荡使AL-CDH完全溶解得到浓度为4wt%的AL-CDH水溶液备用；
（4）将硝酸银加入超纯水中，完全溶解后得到浓度为5mM的硝酸银水溶液，置于4℃冰箱中备用；
（5）用两个注射器分别吸取步骤（3）所得AL-CDH水溶液和步骤（4）所得硝酸银水溶液，AL-CDH水溶液与硝酸银水溶液的体积比为1:1，然后用鲁尔接头连接，互推混合后注射入试管或玻璃瓶中，然后倒置试管或玻璃瓶使AL-CDH水溶液和硝酸银水溶液混合至成凝胶状，即得海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料。
抗菌测试
首先制备好LB培养基琼脂板，将大肠杆菌在LB培养基中复苏，经梯度稀释后得到106-108CFU/mL的菌液，取100μL菌液涂布在直径10cm的LB培养基琼脂板上，使用涂布棒涂布均匀，分别取200μL实施例1制得的海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料以及3.5cm×3.5cm尺寸的市售纳米银医用抗菌敷料置于琼脂板中央，37℃下培养24h后观察抑菌圈大小，测试结果为：实施例1的抑菌圈直径为15.1mm，市售纳米银医用抗菌敷料的抑菌圈直径为14.8mm，可见，本发明制得的海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的抗菌性能略好与市售纳米银医用抗菌敷料。
促进伤口愈合能力测试
取20只SD雄性大鼠，每只重210±20g，随机平均分成2组，在大鼠背部的脊柱一侧剪去毛，然后用手术刀划开长度为5±0.3cm、深度为0.5±0.1cm的刀口，分别将实施例1制得的海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料以及市售纳米银医用抗菌敷料敷于伤口，观察每组大鼠经施用敷料后的治疗情况，分为痊愈、好转以及无效三种情况。测试结果如表1所示：
痊愈/例 好转/例 无效/例
实施例1 9 1 0
市售纳米银医用抗菌敷料 7 3 0
表1
由表1可看出，本发明制得的海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的促进伤口愈合能力明显好于市售纳米银医用抗菌敷料。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将海藻酸钠水溶液加入超纯水中，搅拌至完全溶解后加入羟基苯并三唑一水合物HOBT、碳酰肼CDH，混合均匀后调节pH值至5-6，然后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC室温搅拌过夜得到反应液一，海藻酸钠、超纯水、HOBT、CDH、EDC的比例为（0.5-1.5）mol:（1-2）L:0.5mol: （0.5-1.5）mol:0.5mol；
（2）将步骤（1）所得反应液一用透析袋透析1-3天，透析袋中设有pH值为3.5的氯化钠水溶液，然后用超纯水透析2-4天，转入冷冻干燥机中冻干5-7天得到AL-CDH；
（3）将步骤（2）所得AL-CDH加入超纯水中，置于4℃的冰箱中静置2天，取出后震荡使AL-CDH完全溶解得到AL-CDH水溶液备用；
（4）将硝酸银加入超纯水中，完全溶解后得到硝酸银水溶液，置于4℃冰箱中备用；
（5）将步骤（3）所得AL-CDH水溶液、步骤（4）所得硝酸银水溶液混合至成凝胶状，即得海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料。
2.根据权利要求1所述的一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，透析袋的截留分子量为3500。
3.根据权利要求1所述的一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，透析袋中氯化钠水溶液的浓度为10mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，用透析袋透析的过程中每隔6-9小时换一次氯化钠水溶液，用超纯水透析的过程中每隔6-9小时换一次超纯水。
5.根据权利要求1所述的一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，AL-CDH水溶液的浓度为2-4wt%。
6.根据权利要求1所述的一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，硝酸银水溶液的浓度为1-5mM。
7.根据权利要求1所述的一种海藻酸钠纳米银抗菌水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，AL-CDH水溶液与硝酸银水溶液的体积比为1:1，混合的具体步骤为：用两个注射器分别吸取AL-CDH水溶液和硝酸银水溶液，然后用鲁尔接头连接，互推混合后注射入试管或玻璃瓶中，然后倒置试管或玻璃瓶使AL-CDH水溶液和硝酸银水溶液混合至成凝胶状。
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