一種殼聚糖-甘油-納米銀海綿及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種殼聚糖-甘油-納米銀海綿及 其制備方法和相關(guān)應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 殼聚糖以其獨(dú)特的生物材料特性，如良好的生物相容性、能促進(jìn)傷口凝血、縮短傷 口愈合時(shí)間等，在醫(yī)用敷料、抗菌材料方面得到人們的廣泛關(guān)注。目前已經(jīng)商品化的殼聚糖 外用敷料有醫(yī)用CAD (醋酸纖維素）殼聚糖敷料、殼聚糖抗菌護(hù)創(chuàng)膜、邦邦貼等。此外，單純 的殼聚糖敷料對(duì)病原菌的抑制效果并不理想。為了提高殼聚糖敷料的抗菌活性，普遍往殼 聚糖中加入適量的抗菌劑。納米銀作為無(wú)機(jī)抗菌劑，具有高效廣譜的殺菌效果，與一般的抗 生素相比具有更高的穩(wěn)定性以及不易產(chǎn)生耐藥性。因此，添加納米銀的傷口敷料，可以加強(qiáng) 抗菌消炎、促進(jìn)傷口愈合等作用。
[0003] 關(guān)于殼聚糖-納米銀敷料的制備方法有很多，但總體而言，由于制作敷料的殼聚 糖分子量較高，不易溶于水，因此作為原料的殼聚糖粉末在溶解過(guò)程中需要加入一定量的 醋酸以促進(jìn)溶解，然后通過(guò)各種方法如流涎法、烘干法、冷凍干燥法、靜電紡絲法等進(jìn)一步 加工定型。然而經(jīng)醋酸酸化后的殼聚糖在水中會(huì)迅速溶解，所以在制成成品之前需要除去 醋酸，通常有浸泡堿液、浸泡無(wú)水乙醇、加醛類(lèi)交聯(lián)劑等方法。這些方法通常會(huì)帶來(lái)大量的 廢水或廢氣，為了除去醋酸需要花費(fèi)較多的成本，且加入有毒性的醛類(lèi)交聯(lián)劑還將增加敷 料的潛在危害。
[0004] 甘油是一種安全無(wú)毒的添加劑，在已報(bào)道的殼聚糖敷料中，甘油僅用作進(jìn)一步增 強(qiáng)殼聚糖敷料的柔軟性、吸水性和保濕性等性能。如已公開(kāi)的發(fā)明專(zhuān)利CN103480032A報(bào)道 了一種由殼聚糖、納米銀、甘油和京尼平為主要成份制備的水凝膠狀敷料。其中甘油的含量 非常低，僅占?xì)ぞ厶琴|(zhì)量的〇. 6%不到，在敷料中作為改善機(jī)械強(qiáng)度的添加劑使用。該方法 使用京尼平作為交聯(lián)劑去除醋酸，但京尼平價(jià)格昂貴，而且所制備出的敷料為水凝膠狀，缺 乏透氣性能。
[0005] 已公開(kāi)的發(fā)明專(zhuān)利CN104436278A報(bào)道了一種含甘油的殼聚糖海綿狀敷料制作方 法。該方法加入戊二醛作為交聯(lián)劑，然后用無(wú)水乙醇除去殘留的醋酸。而該方法中的甘油僅 起到提高敷料的柔軟程度的作用。由于該方法加入了戊二醛，所以敷料有一定的潛在毒性， 同時(shí)需要耗費(fèi)比較大量的無(wú)水乙醇才能徹底清除殘留的醋酸，且在除酸的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致敷 料中的甘油流失，因此該方法存在明顯的局限性。
[0006] 已公開(kāi)的發(fā)明專(zhuān)利CN104069537A報(bào)道了一種由海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、殼聚 糖為主要成份，經(jīng)過(guò)冷凍干燥方法后制備得到的傷口敷料。該方法需要反復(fù)冷凍干燥三次， 且需要通過(guò)浸泡堿溶液除酸，最后浸泡甘油溶液得到成品。該方法中的甘油僅用于提高敷 料的吸水性和降低與傷口組織的粘附性。其中甘油的標(biāo)稱(chēng)投入量雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)殼聚糖的含 量，達(dá)到了殼聚糖質(zhì)量的10倍以上，但由于采取的添加方法是把敷料浸泡在甘油溶液中， 因此甘油的利用率較低，也不便控制敷料中的甘油含量。此外該過(guò)程復(fù)雜繁瑣，而且還帶來(lái) 堿性廢水問(wèn)題。
[0007] 已公開(kāi)的發(fā)明專(zhuān)利CN103705968A報(bào)道了一種由殼聚糖、硼酸鹽生物活性玻璃、聚 乙烯醇和甘油組成，經(jīng)冷凍干燥制備得到的傷口敷料。該方法引入堿性的硼酸鹽去除殼聚 糖中的醋酸。由于甘油凍結(jié)點(diǎn)較低，使用過(guò)多會(huì)影響敷料的冷凍效果，因此該方法限定甘油 的量不超過(guò)殼聚糖質(zhì)量的0.3%。甘油在當(dāng)中僅能起到增塑和低溫保護(hù)的作用，而不能發(fā)揮 甘油的親水、潤(rùn)滑、增加敷料柔軟度等作用。此外，敷料中加入堿性的硼酸鹽雖然有促進(jìn)傷 口愈合的作用，但與成份中的醋酸中和反應(yīng)后會(huì)生成硼酸，與傷口長(zhǎng)期接觸不僅不能促進(jìn) 愈合，反而會(huì)造成一定的傷口刺激性甚至中毒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)而提出一種殼聚糖-甘油-納米 銀海綿，其不需要加入醛類(lèi)或者堿液處理。
[0009] 為此，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：一種殼聚糖-甘油-納米銀海綿的制備方法， 其特征在于，包括以下步驟：（1)配制殼聚糖、甘油、納米銀混合醋酸溶液；（2)超低溫冷凍； (3)真空冷凍干燥成形；（4)加熱處理即可。
[0010] 按上述方案，所述的殼聚糖、甘油、納米銀混合醋酸溶液配比為：每IOOmL濃度為 0. 5~2wt%的醋酸溶液中，溶解有1~3g殼聚糖、1~3mL甘油、0. 5~6mg納米銀。
[0011] 按上述方案，所述殼聚糖脫乙酰度為70-100%，粘度為100-200cPa · s。
[0012] 按上述方案，所述的超低溫冷凍是將殼聚糖、甘油、納米銀混合溶液置 于-50~_80°C的超低溫冰箱環(huán)境中，冷凍1~2h，使溶液完全凝固。
[0013] 按上述方案，所述真空冷凍干燥成形的條件為：冷凍干燥機(jī)冷阱溫度在-40°C以 下，真空度< l〇Pa，冷凍干燥時(shí)間為12h以上。
[0014] 按上述方案，所述的加熱處理是將凍干成形的海綿置于65~85°C的烘箱中加熱 1 ~3h〇
[0015] 上述任意一項(xiàng)制備方法所得殼聚糖-甘油-納米銀海綿。
[0016] 所述的殼聚糖-甘油-納米銀海綿作為傷口敷料或抗菌材料的應(yīng)用。
[0017] 本發(fā)明的基本原理是加入適量的甘油，通過(guò)酯化反應(yīng)去除醋酸。首先，在超低溫的 環(huán)境下使殼聚糖、甘油、納米銀、醋酸的混合溶液在短時(shí)間內(nèi)凝固成塊狀，再通過(guò)冷凍干燥 法使之制成疏松多孔的海綿狀初品。這時(shí)殼聚糖海綿中含有甘油、納米銀以及與殼聚糖分 子結(jié)合的醋酸。為了除去殘留的醋酸，把殼聚糖海綿初品放入一定溫度的烘箱中。殼聚糖 海綿中的醋酸在加熱環(huán)境下將通過(guò)與甘油的酯化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成無(wú)毒無(wú)刺激性的單醋酸甘油 酯，從而使殼聚糖海綿中殘留的醋酸完全去除。在這個(gè)制備過(guò)程中不產(chǎn)生任何廢水廢氣，且 仍能很好地保持了殼聚糖海綿的多孔性和傷口修復(fù)能力；通過(guò)加入甘油，不僅能有效去除 醋酸，而且增強(qiáng)了海綿的柔韌性和吸水性。通過(guò)甘油與醋酸在加熱條件下反應(yīng)從而除去醋 酸的方法目前還未見(jiàn)報(bào)道。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的殼聚糖-甘油-納米銀海綿制備方法簡(jiǎn)單， 生產(chǎn)周期短，不需要加入醛類(lèi)或者堿液處理，制作過(guò)程不產(chǎn)生廢水廢氣。此外，通過(guò)該方法 制備得到的殼聚糖-甘油-納米銀海綿，具有良好生物安全性、透氣性、吸水性和抗菌活性， 且對(duì)正常人體細(xì)胞沒(méi)有毒性，在傷口敷料和其它抗菌材料有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為實(shí)施例1所制備的殼聚糖-甘油-納米銀海綿表面的SEM照片；
[0020] 圖2為對(duì)比例1所制備的殼聚糖海綿和實(shí)施例2所制備的殼聚糖-甘油-納米銀 海綿在水中浸泡后的照片；
[0021] 圖3為實(shí)施例3所制備的殼聚糖-甘油-納米銀海綿和對(duì)比例1所制備的所制備 的殼聚糖海綿的抑菌圈測(cè)試照片；
[0022] 圖4為小鼠傷口愈合測(cè)試照片，其中從左到右依次為空白對(duì)照組、愛(ài)可欣?敷料組 和實(shí)施例5組小鼠傷口的愈合情況；
[0023] 圖5為對(duì)實(shí)施例1至4做細(xì)胞毒性測(cè)試的結(jié)果，其中橫坐標(biāo)代表培養(yǎng)1-4天后的 結(jié)果；縱坐標(biāo)為細(xì)胞的存活率（與第1天空白對(duì)照組作比較）。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步詳細(xì)描述。
[0025] 對(duì)比例1
[0026] 本對(duì)比例制備不含甘油和納米銀的殼聚糖海綿，在后述的部分實(shí)施例中作為對(duì)照 樣品。
[0027] 稱(chēng)取2. Og殼聚糖，溶于IOOmL濃度為I. 5wt%的醋酸溶液中。將得到的溶液倒入聚 四氟乙烯模具中，并放入超低溫冰箱中_80°C預(yù)冷凍lh。待完全凝固后放置于真空冷凍干 燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥處理，其中冷凍干燥機(jī)的參數(shù)為：冷阱溫度為-50°C，真空度為10Pa， 冷凍時(shí)間為16h。經(jīng)冷凍干燥后得到成品。
[0028] 實(shí)施例1殼聚糖-甘油-納米銀海綿的制備方法，包括以下步驟：
[0029] 稱(chēng)取1.0 g殼聚糖，溶于IOOmL濃度為0. 5wt %的醋酸溶液中，完全溶解后加入ImL 甘油和0. 5mg納米銀。將得到的溶液倒入聚四氟乙烯模具中，并放入超低溫冰箱中-50°C 預(yù)冷凍2h。待完全凝固后放置于真空冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥處理，然后放置在烘箱中 85 °C烘干Ih得到成品。
[0030] 通過(guò)SHM測(cè)試本實(shí)施例所制備的殼聚糖-甘油-納米銀海綿產(chǎn)品，其表面微觀結(jié) 構(gòu)如圖1所示。由圖可見(jiàn)，通過(guò)本發(fā)明方法制備的殼聚糖-甘油-納米銀海綿，表面為致密 的多孔結(jié)構(gòu)，孔徑在100-200 μ m之間，這種多孔結(jié)構(gòu)使敷料具有良好的吸水性與透氣性。
[0031] 實(shí)施例2殼聚糖-甘油-納米銀海綿的制備方法，包括以下步驟：
[0032] 稱(chēng)取I. 5g殼聚糖，溶于IOOmL濃度為2wt %的醋酸溶液中，完全溶解后加入3mL甘 油和2mg納米銀。將得到的溶液倒入聚四氟乙烯模具中，并放入超低溫冰箱中-60°C預(yù)冷凍 I. 5h。待完全凝固后放置于真空冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥處理，然后放置在烘箱中65°C 烘干3h得到成品。
[0033] 將本實(shí)施例