CN102206355A - 一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜及其制备方法,该细菌纤维素膜中银纳米粒子附着于细菌纤维素膜三维网状结构的微纤维表面,银纳米粒子含量占总重量的0.1-15%,粒径为8-50nm;制备,包括:将细菌纤维素膜在室温下浸入银盐溶液中浸泡10分钟-5小时后取出,然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面,之后采用紫外照射方法照射0.5-6小时,获得含银纳米粒子的细菌纤维素湿膜,最后经脱水处理,得到含银纳米粒子的细菌纤维素膜。本发明的细菌纤维素膜抗菌性能高、透气性好、持水能力强、含水率可控,适宜用作创伤医用敷料;无需化学还原试剂参与,工艺条件绿色安全,设备简单、无污染。
Description
技术领域
本发明属含银纳米粒子复合材料领域,特别是涉及一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜及其制备方法。
背景技术
细菌纤维素是一种由微生物合成的高纯度纤维素,其微纤维直径只有40-60nm,是自然界中最精细的纳米材料。超细纤维网络结构使其具有高比表面积、高持水能力以及良好的生物相容性和生物可降解性,被称作“大自然赋予人类的天然生物医用材料”。大量研究和临床试验表明,细菌纤维素基创伤敷料对于烧伤烫伤以及慢性溃疡疾病具有良好的治愈效果。例如,利用湿态细菌纤维素膜治疗下肢静脉性慢性溃疡,治疗周期仅需14周,而广泛应用于该类伤口的水胶体敷料则需20周。细菌纤维素基敷料对于糖尿病足慢性溃疡以及II/III度烧伤也有明显的伤口促愈效果,治疗周期与传统的载药纱布敷料相比明显缩短。研究者普遍认为,细菌纤维素基敷料的结构和性能符合现代创伤愈合的医疗理论,具有吸湿能力强、促进愈合、减轻疼痛和减少更换次数等优点。
然而,细菌纤维素本身不具有抗菌性能,难以应对细菌感染的伤口。金属银及其化合物是目前最常用的无机抗菌剂,尤其适用于治疗烧伤烫伤以及慢性溃疡创伤。纳米银粒子由于表面效应,抗菌能力是微米级银粒子的200倍以上,因此,以富羟基的细菌纤维素为载体负载纳米银粒子将有望获得具有高效保湿抗菌功能的“理想”医用创伤敷料。孙东平等人以细菌纤维素为载体,甲醛为还原剂采用液相化学还原法合成载银细菌纤维素复合材料,所得银纳米粒子平均粒径在45nm左右,对大肠杆菌、酵母菌和白色念珠菌等都有理想的抗菌性能。Marques等人分别以细菌纤维素和普通植物纤维为基体,采用NaBH4原位还原AgNO3的方法在纤维素膜上合成纳米银单质,结果表明细菌纤维素纤维的银负载量可达到植物纤维的50倍以上,并且对Ag+具有更持久的控释作用,是一种良好的纳米银合成基质。上述研究大多采用NaBH4、甲醛等化学试剂为还原剂,这些试剂通常具有较高的人体毒性,反应结束后很难解决试剂在纤维膜内的残留问题,尤其不适合应用于生物医用材料产品的制备。因此,迫切需要开发一种绿色安全的含银纳米粒子细菌纤维素材料的制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜及其制备方法,该细菌纤维素膜抗菌性能高、透气性好、持水能力强、含水率可控,适宜用作创伤医用敷料;无需化学还原试剂参与,工艺条件绿色安全,设备简单、无污染。
本发明的一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜,其中银纳米粒子附着于细菌纤维素膜三维网状结构的微纤维表面,银纳米粒子含量占总重量的0.1-15%,粒径为8-50nm;其制备方法,包括:
将细菌纤维素膜在室温下浸入银离子浓度为0.0001mol/L-0.5mol/L的银盐溶液中浸泡10分钟-5小时后取出,然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面,之后采用紫外照射方法照射0.5-6小时,获得含银纳米粒子的细菌纤维素湿膜,最后经脱水处理,得到含银纳米粒子的细菌纤维素膜。
所述的细菌纤维素膜由木醋杆菌、产醋杆菌、醋化杆菌、巴氏醋杆菌、葡萄糖杆菌、农杆菌、根瘤菌、八叠球菌、洋葱假单胞菌、椰毒假单胞菌、空肠弯曲菌中的一种经发酵得到。纤维素膜经过蒸馏水洗涤表面粘附的培养基后,先后采用高温水煮和高温碱煮的方法进行分离纯化。高温水煮的条件为:将细菌纤维素膜置于60-100℃的蒸馏水中处理5-12小时;高温碱煮的条件为:将细菌纤维素膜置于60-100℃的氢氧化钠水溶液中处理5-12小时。然后用蒸馏水反复冲洗细菌纤维素膜至洗涤液为中性。
所述的银盐为硝酸银或柠檬酸银。
所述用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面的次数以2-3次为宜。
所述的紫外照射方法,紫外光波长为200nm-365nm。
所述的脱水方法包括冷冻干燥、真空干燥、自然干燥、离心除水、加热烘干或者机械压除方法。经干燥处理后的含银纳米粒子的细菌纤维素膜的含水量为湿膜总重量的0-95%。
所述的银盐溶液浓度与最终得到的含银纳米粒子的细菌纤维素膜中银纳米粒子的含量及粒径大小有关。可以通过调节银盐溶液的银离子浓度控制最终细菌纤维素膜中的银纳米粒子的含量。
本发明的制备方法基于细菌纤维素本身的弱还原性,在不借助任何化学还原试剂的条件下,利用紫外照射的方法原位合成银纳米粒子。
有益效果
(1)本发明的含银纳米粒子的细菌纤维素膜的制备过程中不涉及任何有毒化学试剂、绿色安全、无污染,尤其符合生物医用材料的产品要求;
(2)本发明的银纳米粒子的含量及粒径可控,具体可通过改变银盐溶液浓度、紫外照射条件、处理时间控制银纳米粒子的粒径大小;
(3)本发明制备过程简单、操作方便、无污染,属于绿色合成生产工艺;
(4)本发明得到的含银纳米粒子的细菌纤维素膜抗菌性能好,透气性好、持水能力强、含水率可控,适宜用作创伤医用敷料。
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
将木醋杆菌发酵制备细菌纤维素膜,先后进行高温水煮和高温碱煮后置于0.1mol/l的硝酸银溶液中浸泡1小时。然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面2次,并将细菌纤维素膜平置于254nm的紫外灯下照射4小时。将得到的细菌纤维素膜进行冷冻干燥处理即得到含水量接近0%的含银纳米粒子的细菌纤维素干膜。
实施例2
将产醋杆菌发酵制备细菌纤维素膜,先后进行高温水煮和高温碱煮后置于0.000lmol/l的硝酸银溶液中浸泡5小时。然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面,并将细菌纤维素膜平置于365nm的紫外灯下照射0.5小时。将得到的细菌纤维素膜真空干燥6小时进行部分脱水,即得到含水率为10%的含银纳米粒子的细菌纤维素膜。
实施例3
将醋化杆菌发酵制备细菌纤维素膜,先后进行高温水煮和高温碱煮后置于0.2mol/l的硝酸银溶液中浸泡4小时。然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面,并将细菌纤维素膜平置于254nm的紫外灯下照射6小时。将得到的细菌纤维素膜离心脱除部分水分,即得到含水率为95%含银纳米粒子的细菌纤维素膜。
实施例4
将巴氏醋杆菌发酵制备细菌纤维素膜,先后进行高温水煮和高温碱煮后置于0.3mol/l的硝酸银溶液中浸泡5小时。然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面3次,并将细菌纤维素膜平置于365nm的紫外灯下照射5小时。将得到的细菌纤维素膜室温下自然干燥6小时进行部分脱水,即得到含水率为20%的含银纳米粒子的细菌纤维素膜。
实施例5
将农杆菌发酵制备细菌纤维素膜,先后进行高温水煮和高温碱煮后置于0.4mol/l的硝酸银溶液中浸泡10分钟。然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面,并将细菌纤维素膜平置于365nm的紫外灯下照射6小时。将得到的细菌纤维素膜置于60℃烘箱内加热干燥10小时进行部分脱水,即得到含水率为5%的含银纳米粒子的细菌纤维素膜。
实施例6
将椰毒假单胞菌发酵制备细菌纤维素膜,先后进行高温水煮和高温碱煮后置于0.0001mol/l的硝酸银溶液中浸泡5小时。然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面,并将细菌纤维素膜平置于200nm的紫外灯下照射5小时。将得到的细菌纤维素膜机械挤压的方法进行部分脱水,即得到含水率为60%的含银纳米粒子的细菌纤维素膜。
实施例7
将空肠弯曲菌发酵制备细菌纤维素膜,先后进行高温水煮和高温碱煮后置于0.5mol/l的硝酸银溶液中浸泡5小时。然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面,并将细菌纤维素膜平置于365nm的紫外灯下照射6小时。将得到的细菌纤维素膜室温自然干燥10小时进行部分脱水,即得到含水率为30%的含银纳米粒子的细菌纤维素膜。
Claims (6)
1.一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜,其特征在于:该细菌纤维素膜中银纳米粒子附着于细菌纤维素膜三维网状结构的微纤维表面,银纳米粒子含量占总重量的0.1-15%,粒径为8-50nm;其制备方法,包括:
将细菌纤维素膜在室温下浸入银离子浓度为0.0001mol/L-0.5mol/L的银盐溶液中浸泡10分钟-5小时后取出,然后用蒸馏水清洗细菌纤维素膜表面,之后采用紫外照射方法照射0.5-6小时,获得含银纳米粒子的细菌纤维素湿膜,最后经脱水处理,得到含银纳米粒子的细菌纤维素膜。
2.根据权利要求1所述的一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜,其特征在于:所述的细菌纤维素膜由木醋杆菌、产醋杆菌、醋化杆菌、巴氏醋杆菌、葡萄糖杆菌、农杆菌、根瘤菌、八叠球菌、洋葱假单胞菌、椰毒假单胞菌、空肠弯曲菌中的一种经发酵得到。
3.根据权利要求1所述的一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜,其特征在于:所述的银盐为硝酸银或柠檬酸银。
4.根据权利要求1所述的一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜,其特征在于:所述的紫外照射方法,紫外光波长为200nm-365nm。
5.根据权利要求1所述的一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜,其特征在于:所述的脱水处理的方法为冷冻干燥、真空干燥、自然干燥、离心除水、加热烘干或者机械压除。
6.根据权利要求1所述的一种含银纳米粒子的细菌纤维素膜,其特征在于:所述经脱水处理后的含银纳米粒子的细菌纤维素膜的含水量为湿膜总重量的x%,其中0<x≤95。
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