CN116019962A

CN116019962A - 一种抗菌微胶囊及其制备方法，一种长效抗菌敷料及应用

Info

Publication number: CN116019962A
Application number: CN202211474647.9A
Authority: CN
Inventors: 何睿; 康翼鸿; 喻学锋; 黄湛; 邓宇昊; 刘丹; 李星宇
Original assignee: Wuhan Zhongke Advanced Material Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Zhongke Advanced Material Technology Co Ltd
Priority date: 2022-11-23
Filing date: 2022-11-23
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2042-11-23
Also published as: CN116019962B

Abstract

本发明提供一种抗菌微胶囊及其制备方法，一种长效抗菌敷料及应用，所述抗菌微胶囊包括芯材A、芯材B和囊材，所述芯材A为艾草精油与介孔氧化硅混合而成，芯材B包括相变材料和成核剂；囊材为壳聚糖，通过凝聚法制备而成的抗菌微胶囊。由该抗菌微胶囊先通过静电纺丝、改性、原位沉积等步骤得到得到吸收层/抗菌层复合的双层纤维膜；最后贴在支撑粘附层，得到具有三层结构的长效抗菌敷料制备得到的长效抗菌敷料。该长效抗菌敷料具有长效稳定抗菌、控温、药物控释以及快速吸渗液等优异的效果。

Description

一种抗菌微胶囊及其制备方法，一种长效抗菌敷料及应用

技术领域

本发明属于微胶囊材料技术领域，具体地说，涉及一种抗菌微胶囊及其制备方法，一种长效抗菌敷料及应用。

背景技术

局部有刀伤、烧伤、烫伤等伤口的患者，常常受到伤口愈合缓慢的困扰，严重影响患者的生活质量。其中，有害微生物入侵引发的感染是伤口愈合缓慢的主要因素之一，而伤口渗出液中的大量炎症因子、蛋白酶和自由基则是减缓愈合的另一因素。

近年来，静电纺丝纤维因其多孔结构与天然组织细胞外基质类似，利于上皮细胞的粘附、增殖、迁移的分化，成为医用敷料领域的重要材料。一方面，静电纺纤维较高的比表面积，使其能快速吸收多余渗出液；另一方面，材料的制备方式有益于实现抗菌因子的负载和释放，均有益于伤口的恢复。然而，在静电纺纤维中混入药物因子，仍面临着药物的爆发性释放和低释放等给药不稳定问题。

同时，一些伤口在修复的过程中，温度略高于周围皮肤温度，且发炎时更为明显，这容易引起灼烧感，且加剧伤口及周围部位皮肤排汗，引发进一步感染的风险；另一部分伤口，由于患者体温受外部环境影响大，容易出现皮肤温度不稳定的情况，当温度较低时，伤口处的皮肤循环代谢变慢，同样不益于伤口的恢复。

有基于此，亟需一种长效稳定抗菌、快速吸收渗液、伤口及时控温的伤口敷料。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型的长效抗菌敷料，能通过在敷料上赋予长效稳定抗菌、快速吸收渗液、伤口及时控温等功能从而达到良好的促愈合效果，同时缓解伤口带来的灼伤等不适感。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明首先提供一种抗菌微胶囊的制备方法，所述抗菌微胶囊包括芯材A、芯材B和囊材，所述芯材A为艾草精油与介孔氧化硅混合而成，芯材B包括相变材料和成核剂；囊材为壳聚糖，通过凝聚法制备而成的抗菌微胶囊。

具体包括如下步骤：

(1)将艾草精油与介孔氧化硅进行混合分散均匀，得到芯材A；称取相变材料、成核剂后，在150℃热台上加热，搅拌至分散完全，降温至60-70℃，得到芯材B；将芯材A倒入芯材B中，搅拌均匀，得到芯材混合物备用；

(2)将壳聚糖加入到稀释后的冰醋酸中溶解，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液备用；

(3)将上述芯材混合物倒入分散有乳化剂的水相中乳化；

(4)乳化完成后，往体系中滴加壳聚糖溶液，滴加完成后，调节乳液pH值，加入硫酸钠溶液絮凝，保温0.5-2h；

(5)用冰水浴降温至10℃以下，调节pH，再往体系中加入戊二醛，进行交联固化；

(6)固化完成后，升温至室温，抽滤、水洗、干燥，得到抗菌微胶囊。

优选的，所述相变材料为石蜡，碳原子个数为18、20、22中的至少一种。

优选的，所述成核添加剂为十八胺、二十胺、二十二胺、十八醇、二十醇、二十二醇、二十烷、二十二烷、二十四烷、氯化钠中的至少一种。

优选的，所述乳化剂为OP-10、span20、span40、span60、span80、tween20、tween40、tween60、tween80中的至少两种。

优选的，乳化条件为转速800-8000rpm，温度为55-65℃，乳化时间为5-40min。

优选的，所述的戊二醛的浓度为100-800μg/L。

优选的，所述的固化时间为3-8h。

本发明其二提供一种由上述方法制备得到的抗菌微胶囊。

本发明其三提供一种由上述抗菌微胶囊制备得到的长效抗菌敷料。

本发明其四提供一种长效抗菌敷料的制备方法，先通过静电纺丝得到纤维膜，再对纤维膜进行交联改性，得到吸收层；将抗菌微胶囊微胶囊与纺丝液混合，通过静电纺丝在吸收层原位沉积一层抗菌纤维膜，得到吸收层/抗菌层复合的双层纤维膜；最后将双层复合纤维膜的吸收层一面贴在支撑粘附层，得到具有三层结构的长效抗菌敷料。

具体的，所述吸收层的制备方法包括：

a.将水性聚合物原料与水混合，充分溶解制备纺丝液；

b.将上述配好的纺丝液加入到纺丝机的灌注装置中进行纺丝，真空干燥得到纤维膜；

c.将纤维膜置于交联剂中进行交联，而后超声清洗、醇洗、真空烘箱干燥，得到的纤维膜即为吸收层。

优选的，所述水性聚合物原料为海藻酸钠、聚乙烯醇颗粒。

优选的，所述纺丝条件为纺丝温度20-30℃，纺丝湿度40-60％，电压10-35kV，灌注速度0.8-3.0mL/h，滚筒转速100-900r/min，接收距离10-28cm。

优选的，所述交联剂为氯化钙乙醇溶液，氯化钙的浓度为2-10％。

具体的，所述双层纤维膜的制备方法包括：

A)将一定量的纺丝用高聚物原料溶解到溶剂中，充分溶解后加入上述所得抗菌微胶囊，分散均匀，得到纺丝液；

B)将上述配好的纺丝液加入到纺丝机的灌注装置中，在一定的纺丝条件下，以吸收层的纤维膜为基材，进行静电纺丝，纺丝完毕后进行干燥，得到双层纤维膜。

具体的，所述支撑粘附层为自粘敷贴，分为黏附层和支撑层。黏附层呈多孔结构，利用自身粘性将双层膜与支撑层结合到一起；支撑层主要起到力学支撑作用，呈多孔结构。

本发明所述的抗菌微胶囊及其制备得到的新型长效抗菌敷料，能带来以下有益效果：

①长效稳定抗菌。抗菌层中，微胶囊的壳材组分壳聚糖、芯材组分艾草精油均具备抗菌性能；将艾草精油通过介孔氧化硅吸附、相变材料共混、再通过壳聚糖微胶囊包覆、纺入纤维中，多重缓释结构，既有效避免了抗菌因子前期的突释行为，又能长时间地进行缓释，大幅延长抗菌因子的作用时间。

②控温，加速伤口恢复。通过相变材料的固态-液态的相态相互转变可以吸收和释放大量的热量，保持伤口处温度稳定。当温度偏低时，相变材料在液态转化为固态的过程中，可以给伤口处提供所需热量。当温度偏高时，相变材料在固态转变为液态的过程中，可以吸收多余热量，并向吸收层传递，加速渗液的挥发，同样有利于伤口的恢复。

③药物控释。伤口处的温度升高往往因发炎感染等引起，温度的过高使得相变材料由固态转变为液态，加大了相变材料所负载抗菌艾草精油的释放量，能及时得到治疗。而在其它温度范围内，微胶囊仍旧保持稳定释放，又避免了给药过量的问题。

④快速吸渗液。采用改性的海藻酸钠/聚乙烯醇静电纺丝纤维作为吸收层，一方面利用海藻酸钠强大的吸液量吸收了伤口的多余渗液；另一方面吸收层的高比表面积进一步加速了伤口多余渗液的吸收，并更快地蒸发到外界环境中，防止渗出液堆积造成伤口及周围皮肤的不良浸渍。

除上述有益效果外，本敷料还具备透气性好、作用时间长等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1中制备得到的长效抗菌敷料的结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明中的技术方案主要包括以下四个部分：吸收层的制备、抗菌微胶囊的制备、双层纤维膜的制备和长效抗菌敷料的制备。

一、吸收层的制备

a.将一定量的水性聚合物原料与水混合，充分溶解制备纺丝液；

b.将上述配好的纺丝液加入到纺丝机的灌注装置中，在一定的纺丝条件下，进行纺丝，纺丝完毕后进行真空干燥，得到纤维膜；

二、抗菌微胶囊的制备

(1)将一定量的艾草精油与介孔氧化硅进行混合超声，直至分散均匀，得到芯材A；称取一定量的相变材料、成核剂后，在150℃热台上加热，搅拌至分散完全，降温至60-70℃，得到芯材B；将芯材A倒入芯材B中，搅拌均匀，得到芯材混合物，备用；

(2)称取一定量的壳聚糖，加入到稀释后的冰醋酸中进行溶解，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液，备用；

(3)称取一定量的乳化剂、水，在一定温度下溶解、分散均匀；将上述芯材混合物倒入水相中利用高速分散机进行乳化；

(4)乳化完成后，往体系中滴加壳聚糖溶液，滴加完成后，调节乳液pH值，加入硫酸钠溶液絮凝，保温1h；

三、双层纤维膜的制备

1)将一定量的纺丝用高聚物原料溶解到溶剂中，充分溶解后加入上述所得抗菌微胶囊，分散均匀，得到纺丝液；

2)将上述配好的纺丝液加入到纺丝机的灌注装置中，在一定的纺丝条件下，以吸收层的纤维膜为基材，进行静电纺丝，纺丝完毕后进行干燥，得到双层纤维膜。

四、长效抗菌敷料的制备

将双层纤维膜的吸收层一面贴在支撑粘附层上，得到具有三层结构的长效抗菌敷料。

实施例1

1.吸收层的制备：

称取8份PVA粉末，加入到88份去离子水中，60℃水浴溶解3h后取出放置于室温，往其中加入4份海藻酸钠粉末，常温搅拌直至溶解，静置脱泡，得到纺丝液；取上述配好的纺丝液加入到注射器中，在纺丝温度20-30℃，纺丝湿度50％，电压25kV，灌注速度3mL/h，滚筒转速500r/min，接收距离15cm的条件下进行纺丝，纺丝完毕后进行真空干燥，得到纤维膜；将纤维膜置于4％的氯化钙乙醇溶液交联剂中进行交联，而后超声清洗、醇洗、真空烘箱干燥，得到的纤维膜即为吸收层。

2.抗菌微胶囊的制备：

将5份艾草精油与0.5份介孔氧化硅进行混合超声，直至分散均匀，得到芯材A；称取0.8份十八烷、3份二十烷、1.2份二十二烷、0.01份二十二胺、0.02份氯化钠后，在150℃热台上加热，搅拌至分散完全，降温至60-70℃，得到芯材B；将芯材A倒入芯材B中，搅拌均匀，得到芯材混合物，备用；称取0.3份壳聚糖，加入到30份1％的冰醋酸中进行溶解，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液，备用；称取1.5份span-20、1.5份tween-40乳化剂、去离子水(补至100份)，溶解、分散均匀；将上述芯材混合物倒入水相中利用高速分散机进行乳化，转速3000rpm，温度为55℃，时间为20min；乳化完成后，往体系中滴加壳聚糖溶液，滴加完成后，调节乳液pH值，加入硫酸钠溶液絮凝，保温2h；用冰水浴降温至10℃以下，调节pH，，再往体系中加入300μg/L戊二醛，进行交联固化5h；固化完成后，升温至室温，抽滤、水洗、干燥，得到抗菌微胶囊；

3.双层纤维膜的制备：

将聚己内酯颗粒溶解到氯仿/甲醇(7/3)中，聚己内酯的质量分数为12％，充分溶解后加入上述所得抗菌微胶囊，使其与聚己内酯的质量比为1/12，分散均匀，得到纺丝液到纺丝机的灌注装置中，在纺丝温度20-30℃，纺丝湿度60％，电压15kV，灌注速度1.0mL/h，滚筒转速500r/min，接收距离15cm的纺丝条件下，以吸收层的纤维膜为基材，进行静电纺丝，纺丝完毕后进行干燥，得到双层纤维膜。

4.长效抗菌敷料的制备：

将双层复合纤维膜的吸收层一面贴在支撑粘附层上，得到具有三层结构的长效抗菌敷料。

实施例2

1.吸收层的制备：

称取10份PVA粉末，加入到85份去离子水中，60℃水浴溶解4h后取出放置于室温，往其中加入5份海藻酸钠粉末，常温搅拌直至溶解，静置脱泡，得到纺丝液；取上述配好的纺丝液加入到注射器中，在纺丝温度20-30℃，纺丝湿度40％，电压30kV，灌注速度2.5mL/h，滚筒转速600r/min，接收距离18cm的条件下进行纺丝，纺丝完毕后进行真空干燥，得到纤维膜；将纤维膜置于5％的氯化钙乙醇溶液交联剂中进行交联，而后超声清洗、醇洗、真空烘箱干燥，得到的纤维膜即为吸收层。

2.抗菌微胶囊的制备：

将4份艾草精油与0.3份介孔氧化硅进行混合超声，直至分散均匀，得到芯材A；称取1.8份十八烷、1.6份二十烷、1.6份二十二烷、0.01份二十二醇、0.01份氯化钠后，在150℃热台上加热，搅拌至分散完全，降温至60-70℃，得到芯材B；将芯材A倒入芯材B中，搅拌均匀，得到芯材混合物，备用；称取0.4份壳聚糖，加入到30份1％的冰醋酸中进行溶解，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液，备用；称取1.8份span-40、1.2份tween-20乳化剂、去离子水(补至100份)，溶解、分散均匀；将上述芯材混合物倒入水相中利用高速分散机进行乳化，转速1000rpm，温度为60℃，时间为30min；乳化完成后，往体系中滴加壳聚糖溶液，滴加完成后，调节乳液pH值，加入硫酸钠溶液絮凝，保温1.5h；用冰水浴降温至10℃以下，调节pH，再往体系中加入400μg/L戊二醛，进行交联固化6h；固化完成后，升温至室温，抽滤、水洗、干燥，得到抗菌微胶囊。

3.双层纤维膜的制备：

将聚己内酯颗粒溶解到二氯甲烷/N,N-二甲基甲酰胺(8/2)中，聚己内酯的质量分数为10％，充分溶解后加入上述所得抗菌微胶囊，使其与聚己内酯的质量比为1/8，分散均匀，得到纺丝液到纺丝机的灌注装置中，在纺丝温度20-30℃，纺丝湿度50％，电压20kV，灌注速度2.0mL/h，滚筒转速600r/min，接收距离20cm的纺丝条件下，以吸收层的纤维膜为基材，进行静电纺丝，纺丝完毕后进行干燥，得到双层纤维膜。

4.长效抗菌敷料的制备：

实施例3

1.吸收层的制备：

称取6份PVA粉末，加入到84份去离子水中，60℃水浴溶解3.5h后取出放置于室温，往其中加入8份海藻酸钠粉末，常温搅拌直至溶解，静置脱泡，得到纺丝液；取上述配好的纺丝液加入到注射器中，在纺丝温度20-30℃，纺丝湿度60％，电压22kV，灌注速度1.8mL/h，滚筒转速700r/min，接收距离24cm的条件下进行纺丝，纺丝完毕后进行真空干燥，得到纤维膜；将纤维膜置于3％的氯化钙乙醇溶液交联剂中进行交联，而后超声清洗、醇洗、真空烘箱干燥，得到的纤维膜即为吸收层。

2.抗菌微胶囊的制备：

将6份艾草精油与0.3份介孔氧化硅进行混合超声，直至分散均匀，得到芯材A；称取2份十八烷、1份二十烷、2份二十二烷、0.02份氯化钠后，在150℃热台上加热，搅拌至分散完全，降温至60-70℃，得到芯材B；将芯材A倒入芯材B中，搅拌均匀，得到芯材混合物，备用；称取0.45份壳聚糖，加入到30份1％的冰醋酸中进行溶解，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液，备用；称取2份span-60、1份tween-80乳化剂、去离子水(补至100份)，溶解、分散均匀；将上述芯材混合物倒入水相中利用高速分散机进行乳化，转速2000rpm，温度为62℃，时间为25min；乳化完成后，往体系中滴加壳聚糖溶液，滴加完成后，调节乳液pH值，加入硫酸钠溶液絮凝，保温2h；用冰水浴降温至10℃以下，调节pH，再往体系中加入700μg/L戊二醛，进行交联固化4h；固化完成后，升温至室温，抽滤、水洗、干燥，得到抗菌微胶囊。

3.双层纤维膜的制备：

将聚己内酯颗粒溶解到甲酸/乙酸(6/4)中，聚己内酯的质量分数为11％，充分溶解后加入上述所得抗菌微胶囊，使其与聚己内酯的质量比为1/8，分散均匀，得到纺丝液到纺丝机的灌注装置中，在纺丝温度20-30℃，纺丝湿度30％，电压25kV，灌注速度1.0mL/h，滚筒转速700r/min，接收距离10cm的纺丝条件下，以吸收层的纤维膜为基材，进行静电纺丝，纺丝完毕后进行干燥，得到双层纤维膜。

4.长效抗菌敷料的制备：

注：所述纺丝液、制备微胶囊的原料等，总量均设置为100份。

Claims

1.一种抗菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述抗菌微胶囊包括芯材A、芯材B和囊材，所述芯材A为艾草精油与介孔氧化硅混合而成，芯材B包括相变材料和成核剂；囊材为壳聚糖，通过凝聚法制备而成的抗菌微胶囊，包括如下步骤：

(3)将上述芯材混合物倒入分散有乳化剂的水相中乳化；

2.根据权利要求1所述抗菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述相变材料为石蜡，碳原子个数为18、20、22中的至少一种。

3.根据权利要求1所述抗菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述成核添加剂为十八胺、二十胺、二十二胺、十八醇、二十醇、二十二醇、二十烷、二十二烷、二十四烷、氯化钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述抗菌微胶囊的制备方法，其特征在于：乳化条件为转速800-8000rpm，温度为55-65℃，乳化时间为5-40min。

5.根据权利要求1所述抗菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述的戊二醛的浓度为100-800μg/L。

6.根据权利要求1所述抗菌微胶囊的制备方法，其特征在于：所述的固化时间为3-8h。

7.一种由权利要求1～6任一项所述方法制备得到的抗菌微胶囊。

8.一种由权利要求7所述抗菌微胶囊制备得到的长效抗菌敷料。

9.一种长效抗菌辅料的制备方法，其特征在于：先通过静电纺丝得到纤维膜，再对纤维膜进行交联改性，得到吸收层；将权利要求7所述抗菌微胶囊微胶囊与纺丝液混合，通过静电纺丝在吸收层原位沉积一层抗菌纤维膜，得到吸收层/抗菌层复合的双层纤维膜；最后将双层复合纤维膜的吸收层一面贴在支撑粘附层，得到具有三层结构的长效抗菌敷料。

10.根据权利要求9所述长效抗菌辅料的制备方法，其特征在于：所述支撑粘附层为自粘敷贴，分为黏附层和支撑层。黏附层呈多孔结构，利用自身粘性将双层膜与支撑层结合到一起；支撑层主要起到力学支撑作用，呈多孔结构。