CN114209877B - 一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法 - Google Patents

一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，包括：配制聚乙烯亚胺溶液和邻苯二酚溶液；将聚乙烯亚胺溶液、邻苯二酚溶液、壳聚糖、卡波姆、透明质酸、苯甲酸钠、魔芋葡甘聚糖和H2O2混合后，搅拌、加压超声，得到抗菌凝胶。本发明的以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有非常好的抑制作用，此外本发明的抗菌凝胶材料的不会抑制细胞活性，具有优良的应用前景。

Description

一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法
技术领域
本发明涉及医用敷料技术领域，具体涉及一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法。
背景技术
皮肤是人体抵御外界伤害的重要屏障。由机械创伤、深度烧伤、慢性溃疡等引起的皮肤缺损一直是困扰临床医生的难题。传统敷料如纱布、绷带等，通过压迫止血，可减少污染，保护伤口；但功能单一，且换药过程中易造成创面损伤。采用凝胶作为敷料是较好的保护方法，医学领域中所采用的凝胶材料需要具有较好的保湿性；另外还需防止细菌生长繁殖；另外一些凝胶材料可提供消炎、抑菌、止血、促进伤口组织细胞的生长作用。抗菌凝胶敷料是一种强吸水能力的三维网状结构高分子胶状物质，且可促进伤口愈合，是一种性能优异的新型创伤敷料。壳聚糖、透明质酸、海藻酸钠、胶原等天然聚合物是制备水凝胶敷料的常用原料，这些天然聚合物大多具有一定的抗菌活性，可赋予水凝胶抗菌性能，但是现有技术中的水凝胶制备过程较为复杂，工艺控制难度较高，制备得到的水凝胶抗菌效果差，因此需要一种制备方法较为简单，同时还具有较好的抗菌效果的医用凝胶材料。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将聚乙烯亚胺加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为60～70mg/mL的聚乙烯亚胺溶液；将邻苯二酚加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为20～30mg/mL的邻苯二酚溶液；
步骤二、按重量份，将5～8份聚乙烯亚胺溶液、5～8份邻苯二酚溶液、1～2份壳聚糖、0.1～0.3份卡波姆、0.1～0.2份透明质酸、0.1～0.2份苯甲酸钠、0.05～0.1份魔芋葡甘聚糖和0.1～0.2份质量分数为30％的H2O2混合后，以1500～2000r/min的速度搅拌5～10min，然后加压超声30～60min，得到抗菌凝胶。
优选的是，所述加压超声的压力为0.5～0.8MPa；超声频率为60～75KHz，超声功率为200W～300W。
优选的是，所述壳聚糖替换为改性壳聚糖，其制备方法为：按重量份，将12～16份壳聚糖、2～5份多酚类化合物和1～3份1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐加入超临界二氧化碳反应器中，通入二氧化碳，在温度为40～60℃，压力为12～25MPa下反应5～8h，然后以1～2MPa/min的速度泄压，将泄压后的物料加入微波超声波一体化反应器中，同时加入10～12份质量分数为20～30％的乙酸锌溶液，同时开启微波和超声波进行协同处理60～90min，过滤，洗涤，干燥，得到改性壳聚糖。
优选的是，所述多酚类化合物为茶多酚、没食子酸、对羟基苯甲酸、2,3,4-三羟基苯甲醛、3,4-二羟基苯甲醛的一种或者几种。
优选的是，所述微波的功率为200～350W；超声波功率为400～600W，超声频率为40～60KHz；处理温度为40～60℃。
本发明至少包括以下有益效果：本发明的以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有非常好的抑制作用，此外本发明的抗菌凝胶材料的不会抑制细胞活性，具有优良的应用前景。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为实施例6制备的抗菌凝胶冷冻干燥后的SEM图(5KX)；
图2为实施例6制备的抗菌凝胶冷冻干燥后的SEM图(10KX)；
图3为实施例6制备的抗菌凝胶冷冻干燥后的SEM图(10KX)；
图4为实施例6制备的抗菌凝胶冷冻干燥后的SEM图(20KX)；
图5为实施例6的抗菌凝胶冷冻干燥后再水合，测量得到的溶胀比曲线；
图6为实施例6制备的抗菌凝胶的大肠杆菌抑菌圈试验；
图7为实施例6制备的抗菌凝胶的金黄色葡萄球菌抑菌圈试验；
图8为实施例3和6制备的抗菌凝胶的细胞活性检测细泡存活率图；
图9为实施例6制备的抗菌凝胶的细胞迁移能力检测结果；
图10为对照组生理盐水的动物烧伤抗菌验证SEM扫描图(大肠杆菌)；
图11为对照组生理盐水的动物烧伤抗菌验证SEM扫描图(大肠杆菌)；
图12为实施例6制备的抗菌凝胶的动物烧伤抗菌验证SEM扫描图(大肠杆菌)；
图13为实施例6制备的抗菌凝胶的动物烧伤抗菌验证SEM扫描图(大肠杆菌)；
图14为对照组生理盐水的动物烧伤抗菌验证SEM扫描图(金黄色葡萄球菌)；
图15为对照组生理盐水的动物烧伤抗菌验证SEM扫描图(金黄色葡萄球菌)；
图16为实施例6制备的抗菌凝胶的动物烧伤抗菌验证SEM扫描图(金黄色葡萄球菌)；
图17为实施例6制备的抗菌凝胶的动物烧伤抗菌验证SEM扫描图(金黄色葡萄球菌)。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
对实施例1～6得到的抗菌凝胶依据标准GB15979-2002《一次性使用卫生用品卫生标准》进行抗菌性能测试，测试用菌为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌。
实施例1：
一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将聚乙烯亚胺加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为64mg/mL的聚乙烯亚胺溶液；将邻苯二酚加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为26.4mg/mL的邻苯二酚溶液；
步骤二、将5g聚乙烯亚胺溶液、5g邻苯二酚溶液、1g壳聚糖、0.1g卡波姆、0.1g透明质酸、0.1g苯甲酸钠、0.05g魔芋葡甘聚糖和0.1g质量分数为30％的H2O2混合后，以1500r/min的速度搅拌10min，然后加压超声60min，得到抗菌凝胶；所述加压超声的压力为0.5MPa；超声频率为75KHz，超声功率为300W；
经测试，本实施例中得到的抗菌凝胶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为97.1％、97.4％。
实施例2：
一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将聚乙烯亚胺加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为64mg/mL的聚乙烯亚胺溶液；将邻苯二酚加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为26.4mg/mL的邻苯二酚溶液；
步骤二、将6g聚乙烯亚胺溶液、6g邻苯二酚溶液、1.5g壳聚糖、0.2g卡波姆、0.2g透明质酸、0.2g苯甲酸钠、0.1g魔芋葡甘聚糖和0.2g质量分数为30％的H2O2混合后，以2000r/min的速度搅拌10min，然后加压超声45min，得到抗菌凝胶；所述加压超声的压力为0.6MPa；超声频率为75KHz，超声功率为300W；
经测试，本实施例中得到的抗菌凝胶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为97.2％、97.3％。
实施例3：
一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将聚乙烯亚胺加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为64mg/mL的聚乙烯亚胺溶液；将邻苯二酚加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为26.4mg/mL的邻苯二酚溶液；
步骤二、将8g聚乙烯亚胺溶液、7g邻苯二酚溶液、2g壳聚糖、0.3g卡波姆、0.2g透明质酸、0.2g苯甲酸钠、0.1g魔芋葡甘聚糖和0.1g质量分数为30％的H2O2混合后，以2000r/min的速度搅拌10min，然后加压超声45min，得到抗菌凝胶；所述加压超声的压力为0.6MPa；超声频率为75KHz，超声功率为300W；
经测试，本实施例中得到的抗菌凝胶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为97.1％、97.5％。
实施例4：
一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将聚乙烯亚胺加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为64mg/mL的聚乙烯亚胺溶液；将邻苯二酚加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为26.4mg/mL的邻苯二酚溶液；
步骤二、将5g聚乙烯亚胺溶液、5g邻苯二酚溶液、1g改性壳聚糖、0.1g卡波姆、0.1g透明质酸、0.1g苯甲酸钠、0.05g魔芋葡甘聚糖和0.1g质量分数为30％的H2O2混合后，以1500r/min的速度搅拌10min，然后加压超声60min，得到抗菌凝胶；所述加压超声的压力为0.5MPa；超声频率为75KHz，超声功率为300W；
所述改性壳聚糖的制备方法为：按重量份，将12g壳聚糖、2g茶多酚和1g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐加入超临界二氧化碳反应器中，通入二氧化碳，在温度为40℃，压力为12MPa下反应5h，然后以1MPa/min的速度泄压，将泄压后的物料加入微波超声波一体化反应器中，同时加入10g质量分数为20％的乙酸锌溶液，同时开启微波和超声波进行协同处理60min，过滤，洗涤，干燥，得到改性壳聚糖；所述微波的功率为300W；超声波功率为500W，超声频率为45KHz；处理温度为45℃；
经测试，本实施例中得到的抗菌凝胶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.6％、99.4％。
实施例5：
一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将聚乙烯亚胺加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为64mg/mL的聚乙烯亚胺溶液；将邻苯二酚加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为26.4mg/mL的邻苯二酚溶液；
步骤二、将6g聚乙烯亚胺溶液、6g邻苯二酚溶液、1.5g改性壳聚糖、0.2g卡波姆、0.2g透明质酸、0.2g苯甲酸钠、0.1g魔芋葡甘聚糖和0.2g质量分数为30％的H2O2混合后，以2000r/min的速度搅拌10min，然后加压超声45min，得到抗菌凝胶；所述加压超声的压力为0.6MPa；超声频率为75KHz，超声功率为300W；
所述改性壳聚糖的制备方法为：按重量份，将16g壳聚糖、3g 3,4-二羟基苯甲醛和2g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐加入超临界二氧化碳反应器中，通入二氧化碳，在温度为40℃，压力为12MPa下反应5h，然后以1MPa/min的速度泄压，将泄压后的物料加入微波超声波一体化反应器中，同时加入12g质量分数为20％的乙酸锌溶液，同时开启微波和超声波进行协同处理60min，过滤，洗涤，干燥，得到改性壳聚糖；所述微波的功率为300W；超声波功率为500W，超声频率为45KHz；处理温度为45℃；
经测试，本实施例中得到的抗菌凝胶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.5％、99.7％。
实施例6：
一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将聚乙烯亚胺加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为64mg/mL的聚乙烯亚胺溶液；将邻苯二酚加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为26.4mg/mL的邻苯二酚溶液；
步骤二、将8g聚乙烯亚胺溶液、7g邻苯二酚溶液、2g改性壳聚糖、0.3g卡波姆、0.2g透明质酸、0.2g苯甲酸钠、0.1g魔芋葡甘聚糖和0.1g质量分数为30％的H2O2混合后，以2000r/min的速度搅拌10min，然后加压超声45min，得到抗菌凝胶；所述加压超声的压力为0.6MPa；超声频率为75KHz，超声功率为300W；
所述改性壳聚糖的制备方法为：按重量份，将15g壳聚糖、3g没食子酸和2g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐加入超临界二氧化碳反应器中，通入二氧化碳，在温度为40℃，压力为12MPa下反应5h，然后以1MPa/min的速度泄压，将泄压后的物料加入微波超声波一体化反应器中，同时加入12g质量分数为20％的乙酸锌溶液，同时开启微波和超声波进行协同处理60min，过滤，洗涤，干燥，得到改性壳聚糖；所述微波的功率为300W；超声波功率为500W，超声频率为45KHz；处理温度为45℃；
经测试，本实施例中得到的抗菌凝胶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.8％、99.5％。
图1～4为实施例6制备的抗菌凝胶冷冻干燥后的SEM图；
图5为实施例6的抗菌凝胶冷冻干燥后再水合，测量得到的溶胀比，在再水合后的几个时间点(2、4、6、8、10、12和14小时)测量水凝胶的湿重；水凝胶的溶胀比使用以下等式计算:(Ws-Wi)/Wi×100％，其中Ws表示在每个时间点溶胀水凝胶的重量；
图6为实施例6制备的抗菌凝胶的大肠杆菌抑菌圈试验；首先，将处于对数生长期中期的50uL细菌(大肠杆菌)悬浮液铺在LB琼脂平板的表面上；然后，将孵育有水凝胶(抗菌凝胶)药敏纸片(直径＝0.5厘米)(图6中b和c)和对照空白药敏纸片(直径＝0.5厘米)(图6中b和c)放在琼脂板上，并在37℃孵育过夜24h拍照，图6中b和c形成抑菌圈的为水凝胶(抗菌凝胶)药敏纸片，未形成抑菌圈的为对照空白药敏纸片；图6中a未放置药敏纸片；从图6中b和c可以得到抑菌圈大小为14.0975±0.48mm；
图7为实施例6制备的抗菌凝胶的金黄色葡萄球菌抑菌圈试验；首先，将处于对数生长期中期的50uL细菌(金黄色葡萄球菌)悬浮液铺在LB琼脂平板的表面上；然后，将孵育有水凝胶(抗菌凝胶)药敏纸片(直径＝0.5厘米)(图7中b和c)和对照空白药敏纸片(直径＝0.5厘米)(图7中b和c)放在琼脂板上，并在37℃孵育过夜24h拍照，图7中b和c形成抑菌圈的为水凝胶(抗菌凝胶)药敏纸片，未形成抑菌圈的为对照空白药敏纸片；图7中a未放置药敏纸片；从图7中b和c可以得到抑菌圈大小为15.081±0.22mm；
图8为实施例3和6制备的抗菌凝胶的细胞活性检测：96孔板，L929细胞0.5万/孔中，14小时后，分别加入含抗菌凝胶培养液，24/48h后加入cck8试剂，加入含10％cck8培养液培养3h后进行酶标仪检测得出OD值，确定凝胶对细胞活性的影响；其中图8中对照为不加抗菌凝胶得到的结果；
图9中c和d为实施例6制备的抗菌凝胶的细胞迁移能力检测结果；L929细胞20万种于6孔板中，4小时贴壁后用移液管的灭菌尖端轻轻刮擦融合的细胞层，以产生划痕，同时将水凝胶(抗菌凝胶)放置于孔板中；48小时后，并通过荧光显微镜观察细胞迁移；(上行0h；下行48h)；其中图9中a和b为未放置抗菌凝胶的结果；
图10～17为实施例6制备的抗菌凝胶的动物烧伤抗菌验证；6-8周龄SD大鼠；老鼠可以自由饮水，并且可以自由饮水；在实验之前，通过以每千克体重30毫克的剂量腹膜内注射10％水合氯醛来麻醉小鼠；用直径为1.5的黄铜圆筒在麻醉小鼠的剃过的背上造成部分厚度的烧伤，该圆筒在90℃的水浴中加热10分钟，并在小鼠皮肤上按压6秒钟；每组至少使用6只小鼠；将含有1×108CFU/毫升大肠杆菌(图10～13)或金黄色葡萄球菌(图14～17)的10微升等份细菌悬液移至烧伤创面；10分钟后，将水凝胶(抗菌凝胶)(直径＝1.5cm)涂于烧伤创面，以相同大小的对照(生理盐水)组作为对照组；3天后，收集伤口部位的皮肤组织样本进行SEM扫描(其中图10～11、图14～15为生理盐水对照的结果；图12～13、图16～17为涂覆抗菌凝胶的结果)。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将聚乙烯亚胺加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为60~70mg/mL的聚乙烯亚胺溶液；将邻苯二酚加入到10mmol/L的Tris-Hcl缓冲液中，配制浓度为20~30mg/mL的邻苯二酚溶液；
步骤二、按重量份，将5~8份聚乙烯亚胺溶液、5~8份邻苯二酚溶液、1~2份改性壳聚糖、0.1~0.3份卡波姆、0.1~0.2份透明质酸、0.1~0.2份苯甲酸钠、0.05~0.1份魔芋葡甘聚糖和0.1~0.2份质量分数为30%的H2O2混合后，以1500~2000r/min的速度搅拌5~10min，然后加压超声30~60min，得到抗菌凝胶；
所述改性壳聚糖的制备方法为：按重量份，将12~16份壳聚糖、2~5份多酚类化合物和1~3份1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐加入超临界二氧化碳反应器中，通入二氧化碳，在温度为40~60℃，压力为12~25MPa下反应5~8h，然后以1~2MPa/min的速度泄压，将泄压后的物料加入微波超声波一体化反应器中，同时加入10~12份质量分数为20~30%的乙酸锌溶液，同时开启微波和超声波进行协同处理60~90min，过滤，洗涤，干燥，得到改性壳聚糖；
所述多酚类化合物为茶多酚、没食子酸、对羟基苯甲酸、2,3,4-三羟基苯甲醛、3,4-二羟基苯甲醛的一种或者几种。
2.如权利要求1所述的以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，其特征在于，所述加压超声的压力为0.5~0.8MPa；超声频率为60~75KHz，超声功率为200W~300W。
3.如权利要求1所述的以聚乙烯亚胺为凝胶基质的抗菌凝胶的制备方法，其特征在于，所述微波的功率为200~350W；超声波功率为400~600W，超声频率为40~60KHz；处理温度为40~60℃。
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