CN117982709A - 止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜的制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜的制备方法。首先将具有消炎功能的5‑氨基水杨酸接枝到壳聚糖上制备5‑氨基水杨酸接枝改性壳聚糖。改性壳聚糖与聚乙烯吡咯烷酮搅拌共混得到淬火液,通过热致相分离将淬火液低温淬火得到改性壳聚糖/聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维膜,洗涤除去聚乙烯吡咯烷酮得到改性壳聚糖多孔纳米纤维膜。最后将具有止血功能的多巴胺聚合到纤维膜表面,进一步提高材料的止血效率。利用5‑氨基水杨酸缓释和聚多巴胺协同消炎作用,进一步促进伤口愈合速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜的制备方法,属于天然高分子材料和生物医学材料领域。
背景技术
壳聚糖是一种天然产物,它被广泛应用于医学领域,特别是在止血材料的制备中。壳聚糖具有多种独特的性质,使其成为一种出色的止血材料,其广泛的应用领域包括手术、创伤处理和医疗救援等。壳聚糖是从甲壳素中提取得到的,主要包括虾壳、蟹壳等。这种生物来源的材料具有生物相容性强、无毒无害的特点,使其在医学应用中备受青睐。壳聚糖的分子结构独特,拥有一定的阳离子性质,这对于其在止血中发挥作用至关重要。壳聚糖在止血过程中的主要机制是通过其阳离子性质与阴离子性的红细胞和血小板表面相互作用,促使血细胞凝聚,形成凝块。这种凝块不仅可以填充伤口,还能够有效封闭血管,迅速止血。由于壳聚糖能够快速与血液成分发生作用,因此在手术和创伤处理中被广泛应用。
与一些人工合成的止血材料相比,壳聚糖具有良好的生物相容性,可以减少异物引起的排斥反应。这对于伤口康复和愈合至关重要,有助于降低感染的风险,加速伤口的愈合过程。壳聚糖具有可吸收性,这意味着在伤口愈合后,它会逐渐被人体吸收代谢。这种可降解性是现代医学中一个重要的考虑因素,因为它避免了二次手术去除止血材料的需求,同时降低了与异物存留相关的潜在问题。研究表明,壳聚糖还具有一定的抗菌作用,可以降低伤口感染的风险,进一步保障患者的健康。这使得壳聚糖不仅仅是一种止血材料,同时也是一种有益的伤口管理工具。壳聚糖作为一种天然、生物相容性好、可吸收的止血材料,在医学应用中展现出了广泛的前景,为促进外科手术和创伤治疗的成功发挥着重要作用。如何进一步提高壳聚糖材料的止血性能成为研究的热点。
发明内容:
为解决上述技术问题,本发明的目的是提出一种止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜的制备方法及其用途。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种止血、消炎的壳聚糖纳米纤维膜的制备方法,其包括如下步骤:
利用5-氨基水杨酸对脱乙酰化壳聚糖进行改性,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖;
将所述5-氨基水杨酸改性壳聚糖和聚乙烯吡咯烷酮加入乙醇/水/乙酸混合溶剂中,溶解后,在低温下进行淬火,然后用NaOH凝固液浸泡,再用蒸馏水洗涤至中性后,冷冻干燥,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜;
将所述5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜浸泡在多巴胺溶液中,调节pH值至8~9,使得多巴胺多巴胺在多孔纤维膜表面沉积聚合,得到聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜,即止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜。
作为优选方案,所述5-氨基水杨酸改性壳聚糖的制备方法为:
将脱乙酰化壳聚糖、5-氨基水杨酸和4-甲苯磺酰氯混匀后,加入三乙胺,搅拌均匀,转入质量浓度为3%的碳酸氢钠水溶液中,搅拌后真空抽滤收集沉淀产物;
对所述沉淀产物用去离子水和蒸馏水洗涤后,再用乙醚洗涤,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖。
作为优选方案,所述脱乙酰化壳聚糖、5-氨基水杨酸和4-甲苯磺酰氯的质量比为(5~10):(3~6):(2~4)。
作为优选方案,所述5-氨基水杨酸改性壳聚糖和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(2~5):(1~2)。
作为优选方案,所述淬火的温度为-30~-10℃、淬火时间为150~250℃;NaOH凝固液的质量浓度为2~3%。
作为优选方案,所述多巴胺溶液的质量浓度为0.2~0.4%。
一种由前述的制备方法得到的止血、消炎的壳聚糖纳米纤维膜在止血和消炎材料中的用途。
本发明的基本原理为:
1、在4-甲苯磺酰氯存在条件下,将5-氨基水杨酸接枝到壳聚糖上,制备5-氨基水杨酸改性壳聚糖。
2、通过热致相分离技术制备5-氨基水杨酸改性壳聚糖/聚乙烯吡咯烷酮复合纳米纤维膜,后将聚乙烯吡咯烷酮去除得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜。
3、在弱碱性条件下将多巴胺聚合负载到5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜上得到聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜,即所述的止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、利用5-氨基水杨酸缓释和聚多巴胺协同消炎作用,进一步促进伤口愈合速度。
2、利用壳聚糖多孔纳米纤维膜的高孔隙率和大比表面积可快速吸收血浆,使血细胞积聚在表面上,从而促进血液在伤口表面凝结。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为多功能壳聚糖基多孔纳米纤维膜敷料的制备路线图。
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。
实施例1
将1g脱乙酰化壳聚糖、0.5g 5-氨基水杨酸和0.3g 4-甲苯磺酰氯加入三口烧瓶中,常温下磁力搅拌溶解,向混合液中加入2g三乙胺,然后进行连续搅拌1小时。将得到的混合物悬浮在250mL质量浓度为3%的碳酸氢钠溶液中,搅拌10h。通过真空过滤收集沉淀产物,并用去离子水和蒸馏水进行充分洗涤。然后,用乙醚洗涤产物,最终产物在60℃真空干燥24h,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖。
0.5g 5-氨基水杨酸改性壳聚糖和0.1g聚乙烯吡咯烷酮加入15g乙醇/水/乙酸(质量比为2:10:1)混合溶剂中,磁力搅拌使其完全溶解。将上述溶液放入-30℃超低温冰箱中淬火200min,淬火结束后,将质量浓度为2% NaOH凝固液从培养皿边缘缓慢倒入培养皿中浸泡6h,浸泡结束后,用蒸馏水冲洗pH至中性后将水倒出,冷冻干燥,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜。
将0.15g 5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜浸泡在100mL浓度为0.3mg/mL的多巴胺溶液中,用Tris盐缓冲液调节pH值为8.5,浸泡50min后,使多巴胺在多孔纤维表面沉积聚合。然后,用去离子水对纤维膜清洗3遍,真空干燥得到聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜,即止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜。制备流程如图1所示。
实施例1制备的止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜的孔隙率为88.3%,比表面积为4.15m2/g。采用金黄色葡萄球菌(S.aureus)为实验对象,计算培养皿上的菌落形成单位(colony forming units,CFU),从而计算敷料对细菌的杀菌率,从而考察敷料的抗菌性能。实施例1制备的多功能复合纳米纤维膜敷料的杀菌率为100%。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估,通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。止血、抗菌壳聚糖基多孔纳米纤维膜的BCI为57.1%。
实施例2
将1.2g脱乙酰化壳聚糖、0.6g 5-氨基水杨酸和0.3g 4-甲苯磺酰氯加入三口烧瓶中,常温下磁力搅拌溶解,向混合液中加入2g三乙胺,然后进行连续搅拌1小时。将得到的混合物悬浮在250mL质量浓度为3%的碳酸氢钠溶液中,搅拌10h。通过真空过滤收集沉淀产物,并用去离子水和蒸馏水进行充分洗涤。然后,用乙醚洗涤产物,最终产物在60℃真空干燥24h,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖。
0.4g 5-氨基水杨酸改性壳聚糖和0.2g聚乙烯吡咯烷酮加入15g乙醇/水/乙酸(质量比为2:10:1)混合溶剂中,磁力搅拌使其完全溶解。将上述溶液放入-20℃超低温冰箱中淬火180min,淬火结束后,将质量浓度为3% NaOH凝固液从培养皿边缘缓慢倒入培养皿中浸泡6h,浸泡结束后,用蒸馏水冲洗pH至中性后将水倒出,冷冻干燥,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜。
将0.2g 5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜浸泡在100mL浓度为0.25mg/mL的多巴胺溶液中,用Tris盐缓冲液调节pH值为9,浸泡30min后,使多巴胺在多孔纤维表面沉积聚合。然后,用去离子水对纤维膜清洗3遍,真空干燥得到聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜,即止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜。
实施例2制备的止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜的孔隙率为90.1%,比表面积为4.44m2/g。采用金黄色葡萄球菌(S.aureus)为实验对象,计算培养皿上的菌落形成单位(colony forming units,CFU),从而计算敷料对细菌的杀菌率,从而考察敷料的抗菌性能。实施例1制备的多功能复合纳米纤维膜敷料的杀菌率为100%。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估,通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。止血、抗菌壳聚糖基多孔纳米纤维膜的BCI为58.9%。
实施例3
将1.0g脱乙酰化壳聚糖、0.4g 5-氨基水杨酸和0.2g 4-甲苯磺酰氯加入三口烧瓶中,常温下磁力搅拌溶解,向混合液中加入2g三乙胺,然后进行连续搅拌1小时。将得到的混合物悬浮在250mL质量浓度为3%的碳酸氢钠溶液中,搅拌10h。通过真空过滤收集沉淀产物,并用去离子水和蒸馏水进行充分洗涤。然后,用乙醚洗涤产物,最终产物在60℃真空干燥24h,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖。
0.4g 5-氨基水杨酸改性壳聚糖和0.1g聚乙烯吡咯烷酮加入15g乙醇/水/乙酸(质量比为2:10:1)混合溶剂中,磁力搅拌使其完全溶解。将上述溶液放入-10℃超低温冰箱中淬火180min,淬火结束后,将质量浓度为2% NaOH凝固液从培养皿边缘缓慢倒入培养皿中浸泡6h,浸泡结束后,用蒸馏水冲洗pH至中性后将水倒出,冷冻干燥,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜。
将0.15g 5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜浸泡在100mL浓度为0.35mg/mL的多巴胺溶液中,用Tris盐缓冲液调节pH值为9,浸泡40min后,使多巴胺在多孔纤维表面沉积聚合。然后,用去离子水对纤维膜清洗3遍,真空干燥得到聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜,即止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜。
实施例3制备的止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜的孔隙率为89.8%,比表面积为4.12m2/g。采用金黄色葡萄球菌(S.aureus)为实验对象,计算培养皿上的菌落形成单位(colony forming units,CFU),从而计算敷料对细菌的杀菌率,从而考察敷料的抗菌性能。实施例1制备的多功能复合纳米纤维膜敷料的杀菌率为100%。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估,通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。止血、抗菌壳聚糖基多孔纳米纤维膜的BCI为56.1%。
对比例1
与实施例1不同的是,对比例1无进行5-氨基水杨酸改性,直接在壳聚糖用于热致相分离过程,最终得到聚多巴胺涂覆壳聚糖多孔纳米纤维膜。对比例1制备的聚多巴胺涂覆壳聚糖多孔纳米纤维膜孔隙率为90.5%,比表面积为4.18m2/g。对比例1制备聚多巴胺涂覆壳聚糖基多孔纳米纤维膜的杀菌率为72.1%。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估,通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。聚多巴胺涂覆壳聚糖基多孔纳米纤维膜的BCI为53.1%。
对比例2
与实施例1不同的是,对比例2无聚多巴胺负载,最终得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜。对比例2制备的5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜的孔隙率为91.6%,比表面积为4.11m2/g。5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜杀菌率为100%。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估,通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜的BCI为45.2%。
对比例3
与实施例1不同的是,对比例3无进行热致相分离,直接将5-氨基水杨酸改性壳聚糖用于后续聚多巴胺的涂覆,最终得到聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖。对比例3制备聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖孔隙率为70.1%,比表面积为1.11m2/g。对比例3制备聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖的杀菌率为100%。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估,通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖的BCI为35.2%。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (7)
1.一种止血、消炎的壳聚糖纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
利用5-氨基水杨酸对脱乙酰化壳聚糖进行改性,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖;
将所述5-氨基水杨酸改性壳聚糖和聚乙烯吡咯烷酮加入乙醇/水/乙酸混合溶剂中,溶解后,在低温下进行淬火,然后用NaOH凝固液浸泡,再用蒸馏水洗涤至中性后,冷冻干燥,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜;
将所述5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜浸泡在多巴胺溶液中,调节pH值至8~9,使得多巴胺多巴胺在多孔纤维膜表面沉积聚合,得到聚多巴胺涂覆5-氨基水杨酸改性壳聚糖多孔纳米纤维膜,即止血、消炎壳聚糖基多孔纳米纤维膜。
2.如权利要求1所述的止血、消炎的壳聚糖纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述5-氨基水杨酸改性壳聚糖的制备方法为:
将脱乙酰化壳聚糖、5-氨基水杨酸和4-甲苯磺酰氯混匀后,加入三乙胺,搅拌均匀,转入质量浓度为3%的碳酸氢钠水溶液中,搅拌后真空抽滤收集沉淀产物;
对所述沉淀产物用去离子水和蒸馏水洗涤后,再用乙醚洗涤,得到5-氨基水杨酸改性壳聚糖。
3.如权利要求2所述的止血、消炎的壳聚糖纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述脱乙酰化壳聚糖、5-氨基水杨酸和4-甲苯磺酰氯的质量比为(5~10):(3~6):(2~4)。
4.如权利要求1所述的止血、消炎的壳聚糖纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述5-氨基水杨酸改性壳聚糖和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(2~5):(1~2)。
5.如权利要求1所述的止血、消炎的壳聚糖纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述淬火的温度为-30~-10℃、淬火时间为150~250℃;NaOH凝固液的质量浓度为2~3%。
6.如权利要求1所述的止血、消炎的壳聚糖纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述多巴胺溶液的质量浓度为0.2~0.4%。
7.一种由权利要求1~6中任意一项所述的制备方法得到的止血、消炎的壳聚糖纳米纤维膜在止血和消炎材料中的用途。
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