抗菌蚕丝复合纳米纤维材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌蚕丝复合纳米纤维材料，它的组分及及各组分以重量计的比例为：丝素蛋白５８～９０％，壳聚糖或甲壳素０～４０％，抗菌剂０～５％，导电剂１～４％，交联剂１～４％；其制备方法为：将纯的丝素蛋白、抗菌剂等分别溶解于极性溶剂中，再加入导电剂和交联剂，采用静电纺丝工艺，制得平均孔径为０．５～５．０μｍ，孔隙率为６０～９０％，纤维的平均直径为４０～１００ｎｍ的纳米纤维无纺膜。本发明专利技术的产品与人体有很好的组织相容性；抗菌剂等与丝素可溶解于同种溶剂中，形成的纳米纤维无纺膜间有大量上下贯通的孔隙，具有优异的透水透气性，抗菌剂均匀地分布于纳米纤维内，药物释放效果好，是一种理想的抗菌创面医用材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医用生物材料及其制备方法，特别涉及一种丝素蛋白与抗菌剂等复合而成的纳米纤维抗菌材料及其制备方法，属于高分子材料

技术介绍
本专利技术作出之前，在利用天然或合成高聚物为主要原料，经静电纺丝制成纳米纤维无纺膜方面已有报道，例如原料为聚丙烯腈、聚酰胺、聚乙烯醇、纤维素及其衍生物等，但上述材料有的与人体相容性差，有的纺成的纤维较粗，平均直径达几百至几千纳米，不适合作为医用材料。蚕丝蛋白是一种相当纯的天然蛋白，由十八种氨基酸组成，与人体的胶原蛋白有较大的相似性，它无毒、无刺激、具有良好的生物相容性，因此蚕丝蛋白是制备医用生物材料理想的基础原料。也有利用蚕丝蛋白经静电纺丝制成纳米纤维无纺膜，但其无抗菌性能，使用范围受到了一定的限制。公开号为CN1348820A的中国专利技术专利“一种抗菌丝素创面保护膜及其制备方法”，公开了以蚕丝为主要成膜原料，加入抗菌剂和添加剂，采用流涎法经分层涂布热风干燥加工制得的抗菌丝素创面保护膜，这是通过热风干燥而成的致密膜，虽具有良好的抗菌作用，但因热风干燥会影响丝素创面保护膜的柔韧性；又因膜致密、无贯通孔隙而影响其透水透气性，不利于创面的愈合，效果受到了一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的克服现有技术存在的不足，提供一种既与人体相容性好，又具有优异抗菌性、透水透气性的医用抗菌创面覆盖材料及其制备方法。本专利技术所述的一种抗菌蚕丝复合纳米纤维材料，其特征在于它为纳米纤维无纺膜结构，平均孔径为0.5～5.0μm，孔隙率为60～90％，纤维的平均直径为40～100nm；它的组分及各组分以重量计的比例为丝素蛋白58～90％，壳聚糖或甲壳素0～40％，抗菌剂0～5％，导电剂1～4％，交联剂1～4％；所述的抗菌剂为季铵盐、胍类、聚胍类以及含Ag+、Zn2+金属离子的盐类中的一种或几种；所述的导电剂为硼酸盐、醋酸盐、硅酸盐中的一种或几种；所述的交联剂为鞣酸、柠檬酸、季戊四醇、硼酸中的一种或几种。制备抗菌蚕丝复合纳米纤维材料的方法，先将蚕丝经脱胶、溶解、透析、纯化、干燥，得到纯的丝素蛋白，其特征在于再进行如下步骤的加工a、将纯的丝素蛋白、壳聚糖或甲壳素或抗菌剂分别溶解于极性溶剂中，再将它们充分混合后制成均匀溶液，所述的极性溶剂为冰醋酸、二甲基甲酰胺、无水甲酸、三氟乙醇中的一种或几种；b、在上述溶液中加入导电剂、交联剂，制备质量分数为8～20％的纺丝原液，溶质中的组分及各组分以重量计的比例为丝素蛋白58～90％，壳聚糖或甲壳素0～40％，抗菌剂0～5％，导电剂1～4％，交联剂1～4％；c、将上述纺丝原液采用静电纺丝工艺，在接收板上得到平均孔径为0.5～5.0μm，孔隙率为60～90％，纤维平均直径为40～100nm的抗菌蚕丝复合纳米纤维无纺膜。上述静电纺丝的工艺条件为电压15～35KV，纺丝距离7～20cm，纺丝液喂入量0.1～3.0ml/h。将上述制得的抗菌蚕丝复合纳米纤维无纺膜再经γ射线辐照。与现有技术相比，本专利技术提供的抗菌蚕丝复合纳米纤维材料的优点是1、它以蚕丝为主要原料，而蚕丝是一种相当纯的天然蛋白，与人体有很好的组织相容性，无毒、无刺激和致敏性，因此，制成的创面医用材料与创面具有良好的粘合力。2、在蚕丝蛋白中复合了壳聚糖或甲壳素以及抗菌剂，而壳聚糖或甲壳素是一种具有抗菌性的天然高聚物；所用的抗菌剂为非抗生素类，其抗菌谱广，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和绿脓杆菌有优异的杀灭作用，对人体副作用小，毒性低，对皮肤无刺激作用，光、热稳定性好，它们与丝素可溶于同种溶剂中，形成均匀的纺丝液，经静电纺丝形成的复合纳米纤维无纺膜中，壳聚糖、抗菌剂等能与丝素蛋白均匀复合共混于纳米纤维无纺膜内，由于纳米纤维比表面积大，壳聚糖类按接触障碍杀菌机理作用，显示优异的杀菌性；由于抗菌剂均匀分布于纳米纤维内，纤维细，比表面积大，因此，其初始释放浓度大，使释药浓度超过药物最低杀菌浓度而具有优异的杀菌作用，又因该无纺膜是由许多纳米纤维纵横交叉层迭而成，药物需从纤维内部逐渐向外释放，因此，膜中抗菌剂可持续释放，而保持药效的持久性。3、由于静电纺丝形成的纳米纤维无纺膜间有大量上下贯通的孔隙，因此，具有优异的透水透气性，有利于创面治疗。还由于静电纺丝在室温下进行，因此，抗菌剂不会受到温度的影响而引起药物的成分变化，保证良好的使用效果。4、该抗菌蚕丝复合纳米纤维材料经辐照消毒后作为创面医用材料，其外观白色、厚度均匀、光滑、平整、柔软、不易破损、使用十分方便。附图说明图1是按本专利技术实施例1所提供的技术方案制得的抗菌蚕丝复合纳米纤维材料的扫描电镜(SEM)图；图2是按本专利技术实施例3所提供的技术方案制备得到的抗菌蚕丝复合纳米纤维材料的SEM图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的阐述。实施例一1.将0.1公斤下脚蚕丝放入3升质量分数为0.05％的碳酸钠水溶液中，煮沸0.5小时，重复处理三次，脱尽蚕丝外围的丝胶，得到丝素；2.将所得丝素干燥后，用0.6升摩尔比为1∶8∶2的氯化钙、水、乙醇溶液，在78±2℃下加热溶解成蚕丝蛋白溶液；3.将上述蚕丝蛋白溶液倒入纤维素半透膜中，先用自来水透析，再用去离子水透析，以除去溶液中的乙醇和氯化钙小分子，再用多层脱脂纱布过滤，制得纯丝素蛋白溶液；4.分别取100ml纯丝素蛋白溶液倒入面积为20×20cm2的聚苯乙烯(ABS)盘中，在25℃、RH65％的恒温恒湿条件下干燥成膜，取下再生丝素膜装袋待用；5.将3.6克壳聚糖加入16克冰醋酸中，搅拌30分钟制得壳聚糖醋酸溶液； 6.用上述再生丝素膜8.04克加入到72克无水甲酸中，搅拌45分钟；7.将步骤5所得的壳聚糖醋酸溶液加入步骤6所得的再生丝素甲酸溶液中，充分搅拌后，再加入硼酸钠和鞣酸各0.18克，继续搅拌溶解至形成均匀的纺丝原液100克，其纺丝液质量分数为12％；8.将所制得的100克纺丝原液通过微量注射泵注入到纺丝管中；9.调节静电发生器的静电压为30kV、纺丝距离为12cm，微量注射泵纺丝液的喂入量为0.5ml/h，纺丝液通过纺丝管前的金属针头连续喷出，极性溶剂冰醋酸和无水甲酸在空气中挥发，在接收板上可收集到12克蚕丝/壳聚糖复合纳米纤维无纺膜，可制得面积为15×15cm2、厚度约为0.015mm的医用抗菌创面膜25张左右。根据静电纺丝的原理，可通过调节纺丝液的质量分数、静电压、纺丝距离、纺丝液的喂入量和纺丝时间等，以满足所需要的纳米纤维的直径、孔径、孔隙率及其无纺膜的厚度等参数要求。10.将所制得的无纺膜经真空干燥箱平衡12h后，用双层塑料袋包装并在高频封口机上封口，然后用γ射线辐照消毒备用。参见附图1，按本实施例所提供的技术方案制得的抗菌蚕丝复合纳米纤维材料，其纤维的平均直径约为82nm，由图1可见，纳米纤维无纺膜间具有上下贯通的孔隙，平均孔径约为0.6μm、孔隙率约为75％。实施例二1.将0.2公斤废桑蚕丝放入6升质量分数为0.05％的碳酸钠水溶液中，煮沸0.5小时，重复处理三次，脱尽蚕丝外围的丝胶，得到丝素，室温下晾干；2.将干燥丝素用1.2升摩尔比为1∶8∶2的氯化钙、水、乙醇溶液，在78±2℃下加热溶解成蚕丝蛋白溶液；3.将步骤2制得的蚕丝蛋白溶液倒入纤维素透析袋中，先用自来水透析，再用去离子水透析，本文档来自技高网...

【技术保护点】
抗菌蚕丝复合纳米纤维材料，其特征在于：它为纳米纤维无纺膜结构，平均孔径为０．５～５．０μｍ，孔隙率为６０～９０％，纤维的平均直径为４０～１００ｎｍ；它的组分及各组分以重量计的比例为：丝素蛋白５８～９０％，壳聚糖或甲壳素０～４０％，抗菌剂０～５％，导电剂１～４％，交联剂１～４％；所述的抗菌剂为季铵盐、胍类、聚胍类以及含Ａｇ↑［＋］、Ｚｎ↑［２＋］金属离子的盐类中的一种或几种；所述的导电剂为硼酸盐、醋酸盐、硅酸盐中的一种或几种；所述的交联剂为鞣酸、柠檬酸、季戊四醇、硼酸中的一种或几种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张幼珠，尹桂波，王立新，何莉，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]