CN101187111A - 用于医用敷料含纳米银明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡及制备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于医用敷料的含纳米银明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡及其制备,该复合纳米纤维毡是由含纳米银的明胶/壳聚糖纳米纤维组成,其中纳米银均匀分布于纳米纤维的表面。含纳米银的明胶/壳聚糖纳米纤维直径为50~180nm,纳米银颗粒的直径为6~40nm。其制备包括:以甲酸为溶剂,将明胶溶液与壳聚糖溶液按一定的比例混合,加入硝酸银,继续搅拌至硝酸银完全溶解,对所得的明胶/壳聚糖/硝酸银溶液进行静电纺丝,以铝箔或布接收纳米丝;对制得的纳米纤维毡采用紫外光照射进行光还原,使纤维中的银离子变成纳米银颗粒。本发明的纳米银颗粒直径很小,低至几个纳米,而且均匀地分布在纤维毡中,利用纳米银的强抗菌效果可制成医用敷料。
Description
技术领域
本发明属纳米纤维领域,特别是涉及用于医用敷料的含纳米银明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡及其制备。
背景技术
利用纳米纤维制成的无纺布有很高的孔隙率,因此具有高透气性的特征,再加上纳米纤维具有大的表面积,常用来制成医用敷料以促进伤口复原。纳米纤维毡制成医用敷料用于伤口处理时有利于伤口渗出液的蒸发,避免创面积液,同时有利于氧气透过,也有利于创面组织细胞呼吸、上皮组织的生长和再生,可显著加快伤口的愈合【Khil M S,Cha D L,Kim H Y,et al.Electrospun nanofibrous polyurethane membrane as wound dressing.Journal ofBiomedical Material Research.Part B:2003,67B:675-679;Chong E J,Phan T T,Lim I J,et al.Evaluation of electrospun PCL/gelatin nanofibrous scaffold for wound healing and layereddermal reconstitution.ACTA Biomaterial.2007,3:321-330】。
银具有广谱抗菌的功能,且使用比较安全。以纳米技术形式制成或形成纳米级银的细微颗粒,可以使银的活性变大,抗菌效果增强。将纳米银复合到医用敷料中制成抗菌敷料,具有杀菌、抗炎、促进伤口愈合等诸多功效【Yu H J,Xu X Y,Chen X S.Preparation andantibacterial effects of PVA-PVP hydrogels containing silver nanoparticles.Journal of AppliedPolymer Science.2007,103:125-133;IP M,Lui S L,Poon V K M,et al.Antimicrobial activitiesof silver dressings:an in vitro comparison.Journal of Medical Microbiology.2006,55:59-63】。采用静电纺丝的方法可以在纳米纤维中掺入银离子,然后还原成纳米银颗粒,增强了抗菌效果,可以用来制成医用敷料【Xu X Y,Yang Q B,Wang Y Z,et al.Biodegradable electrospunpoly(L-lactide)fibers containing antibacterial silver nanoparticles.European PolymerJournal.2006,42:2081-2087;Hong K H.Preparation and properties of electrspun poly(vinylalcohol)/silver fiber web as wound dressings.Polymer Engineering andScience.2007,47:43-49】。
明胶与壳聚糖都是生物相容性较好的天然高分子材料,两者单独使用或复合用于制备医用敷料已有不少报道,且大多是制成海绵状敷料,具有很好的治疗效果【Deng C M,He LZ,Zhao M.Biological properties of the chitosan-gelatin sponge wound dressing.CarbohydratePolymer.2007,69:583-589;黄治林.明胶/壳聚糖创伤敷料对新鲜创面收缩性的影响.中国临床康复.2005(30):49-54;何兰珍.壳聚糖—明胶海绵状伤口敷料的制备及性能研究.药物生物技术.2006,13(1):45-48】。另外,明胶【Ki C S,Baek D H,Gang K D,et al.Charaterization of gelatin nanofiber prepared from gelatin-formic acid solution.Polymer.2005,46:5094-5102;Huang Z M,Zhang Y Z.Electrospinning and mechanicalcharacterization of gelatin nanofibers.Polymer.2004,45:5361-5368】和壳聚糖【Geng X Y,KwonOH-Hyeong,Jang J h.Electrospinng of chitosan dissolved in concentrated acetic acid solution.Biomaterials.2005,26:5427-5432;Ohkawa K,Cha D,Kim H,et al.Electrospinning of chitosan.Macromolecular Rapid Communications.2004,25:1600-1605】已成功地静电纺成纳米纤维,可用于生物医用领域。如莫秀梅等人采用六氟异丙醇和三氟乙酸作为溶剂,将明胶与壳聚糖共混后静电纺丝制备仿生组织支架【莫秀梅,钱永芳.用于仿生细胞外基质纤维支架的明胶/壳聚糖共混的制备方法。CN 1952227A,2007】。但迄今为止,通过静电纺丝制备含纳米银的明胶/壳聚糖共混材料还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于医用敷料的含纳米银明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡及其制备方法,该纳米纤维毡以天然高分子材料明胶和壳聚糖混合物为基材,通过静电纺丝将银离子掺入到明胶/壳聚糖复合纳米纤维无纺毡结构中,然后通过紫外光照射使银离子还原成纳米银颗粒,提高纤维毡的抗菌性能。
本发明的一种用于医用敷料的含纳米银明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡,是由含纳米银的明胶/壳聚糖纳米纤维组成,明胶与壳聚糖的质量比为16∶1~5∶1,其中纳米银均匀分布于纳米纤维的表面,含纳米银的明胶/壳聚糖纳米纤维直径为50~180nm,纳米银颗粒的直径为6~40nm。
本发明的医用敷料的含纳米银明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡的制备方法,包括下列步骤:
(1)制备明胶溶液
将明胶溶于甲酸(质量体积浓度88%)中,磁力搅拌至完全溶解,得到浓度为14%~22%(g/ml)的明胶溶液;
(2)制备壳聚糖溶液
将壳聚糖溶于甲酸(质量体积浓度88%)中,磁力搅拌至完全溶解,得到浓度为1%~3%(g/ml)的壳聚糖溶液;
(3)制备明胶/壳聚糖/硝酸银溶液
取明胶溶液与壳聚糖溶液,按明胶与壳聚糖质量比为16∶1~5∶1进行混合,磁力搅拌均匀后加入硝酸银粉末,加入量为混合溶液中明胶及壳聚糖总质量的0.5%~5%,继续搅拌0.5~1h,至硝酸银完全溶解;
(4)将步骤(3)中制备的明胶/壳聚糖/硝酸银溶液进行静电纺丝,以铝箔或布接收纳米丝,静电纺丝工艺参数为:电压为18~35kV,接受距离为8~22cm,纺丝速率为0.4ml/h,喷丝孔内径0.7mm,纺丝在室温下进行;
(5)将静电纺丝制得的纳米纤维毡采用紫外光照射2~3h进行光还原,使纤维中的银离子变成纳米银颗粒,其中纳米银颗粒大部分分布在纤维的表面。
本发明是利用甲酸作为溶剂,将纳米银的前驱体——硝酸银加入到明胶/壳聚糖溶液中制成均匀的纺丝液,通过静电纺丝将银离子掺入到纤维中,然后通过紫外光照射使纤维中的银离子还原成纳米银颗粒。这样得到的纳米银颗粒直径很小,低至几个纳米,而且纳米银颗粒均匀地分布在纤维毡中,可利用纳米银的强抗菌效果制成医用敷料、人工皮肤等。
本发明的有益效果:
本发明所采用的静电纺丝方法制备的含纳米银纤维毡可使纳米银与纳米纤维一次成形,让纳米银颗粒附着在明胶/壳聚糖复合纳米纤维表面或嵌入纤维中,这样可以有效地减少纳米银的脱落和团聚现象,避免了直接加入纳米银粉体,而且可减少制作纳米银纤维的银添加量,使形成的纳米银在纤维毡中更均匀地分布。利用纳米银的强抗菌效果,这种含纳米银的明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡可应用于制成医用敷料。
附图说明
图1是实施例1制得的纳米纤维毡材料的扫描电镜图;
图2是实施例2制得的纳米纤维毡材料的扫描电镜图;
图3是实施例1制得的纳米纤维毡材料的透射电镜图;
图4是实施例2制得的纳米纤维毡材料的透射电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
准确称取1.600g明胶和0.300g壳聚糖分别各溶于10ml质量体积浓度为88%的甲酸溶液中,密封后常温下磁力搅拌至壳聚糖与明胶都完全溶解。取9.1g明胶溶液与4.35g壳聚糖溶液混合后磁力搅拌均匀,然后加入0.024g硝酸银粉末,密封后继续搅拌0.5h,待硝酸银完全溶解后形成浅黄色透明液体,静置15min后进行静电纺丝,电压为28.8kV,注射泵推进速度为0.4ml/h,采用铝箔接收,接收距离为15cm,喷丝孔直径为0.7mm,以铝箔或棉布接收,得到静电纺含纳米银的明胶/壳聚糖共混纳米纤维毡,真空干燥后置于紫外灯下照射3h,得到含纳米银的明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡。其中纤维平均直径为106nm,银颗粒的平均直径为10nm。
实施例2
准确称取1.600g明胶和0.300g壳聚糖分别各溶于10ml质量体积浓度为88%的甲酸溶液中,密封后常温下磁力搅拌至壳聚糖与明胶都完全溶解。取9.1g明胶溶液与4.35g壳聚糖溶液混合后磁力搅拌均匀,然后加入0.048g硝酸银粉末,密封后继续搅拌0.5h,待硝酸银完全溶解后形成浅黄色透明液体,静置15min后进行静电纺丝,电压为28.8kV,注射泵推进速度为0.4ml/h,采用铝箔接收,接收距离为15cm,喷丝孔直径为0.7mm,以铝箔或棉布接收,得到静电纺含纳米银的明胶/壳聚糖共混纳米纤维毡,真空干燥后置于紫外灯下照射3h,得到含纳米银的明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡。其中纤维平均直径为93nm,银颗粒的平均直径为17nm。
实施例3
准确称取1.600g明胶和0.300g壳聚糖分别各溶于10ml质量体积浓度为88%的甲酸溶液中,密封后常温下磁力搅拌至壳聚糖与明胶都完全溶解。取9.1g明胶溶液与4.35g壳聚糖溶液混合后磁力搅拌均匀,然后加入0.012g硝酸银粉末,密封后继续搅拌0.5h,待硝酸银完全溶解后形成浅黄色透明液体,静置15min后进行静电纺丝,电压为28.8kV,注射泵推进速度为0.4ml/h,采用铝箔接收,接收距离为15cm,喷丝孔直径为0.7mm,以铝箔或棉布接收,得到静电纺含纳米银的明胶/壳聚糖共混纳米纤维毡,真空干燥后置于紫外灯下照射3h,得到含纳米银的明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡。其中纤维平均直径为130nm,银颗粒的平均直径为8nm。
Claims (3)
1.一种用于医用敷料的含纳米银明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡,其特征在于:该复合纳米纤维毡是由含纳米银的明胶/壳聚糖纳米纤维组成,明胶与壳聚糖的质量比为16∶1~5∶1,纳米银均匀分布于纳米纤维的表面,含纳米银的明胶/壳聚糖纳米纤维直径为50~180nm,纳米银颗粒的直径为6~40nm。
2.一种用于医用敷料的含纳米银明胶/壳聚糖复合纳米纤维毡的制备方法,包括下列步骤:
(1)制备明胶溶液
将明胶溶于质量体积浓度88%的甲酸中,磁力搅拌至完全溶解,得到浓度为14%~22%(g/ml)的明胶溶液;
(2)制备壳聚糖溶液
将壳聚糖溶于质量体积浓度88%的甲酸中,磁力搅拌至完全溶解,得到浓度为1%~3%(g/ml)的壳聚糖溶液;
(3)制备明胶/壳聚糖/硝酸银溶液
取明胶溶液与壳聚糖溶液,按明胶与壳聚糖质量比为16∶1~5∶1进行混合,磁力搅拌均匀后加入硝酸银粉末,加入量为混合溶液中明胶及壳聚糖总质量的0.5%~5%,继续搅拌0.5~1h,至硝酸银完全溶解;
(4)将步骤(3)中制备的明胶/壳聚糖/硝酸银溶液进行静电纺丝,以铝箔或布接收纳米丝;
(5)将静电纺丝制得的纳米纤维毡采用紫外光照射2~3h进行光还原,使纤维中的银离子变成纳米银颗粒。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述静电纺丝工艺参数,电压为18~35kV,接受距离为8~22cm,纺丝速率为0.4ml/h,喷丝孔内径0.7mm,纺丝在室温下进行。
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