一種可降解抗菌復(fù)合纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種可降解抗菌復(fù)合纖維，由聚乳酸、納米顆粒和表面活性劑組成，納米顆粒為納米氧化鋅、或者納米氧化鈦，聚乳酸、納米顆粒和表面活性劑的重量比為100:2~10:0.08~1.2。本發(fā)明還提供了上述可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，包括一個(gè)制備聚乳酸溶液的步驟，將聚乳酸溶解在混合溶劑中，所述的聚乳酸的濃度10~15g/L，將納米顆粒和表面活性劑加入到聚乳酸溶液中充分混合形成混合溶液；將上述混合溶液進(jìn)行超聲波分散處理；將超聲波分散處理后穩(wěn)定的懸浮溶液放置于預(yù)設(shè)的注射器內(nèi)，并按照預(yù)設(shè)的注射速度對(duì)所述懸浮溶液進(jìn)行紡絲處理。本發(fā)明簡(jiǎn)單可行，所制成的復(fù)合纖維具有一定的強(qiáng)度，生物安全性較好，且抗菌性較好。
【專利說明】一種可降解抗菌復(fù)合纖維及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物復(fù)合材料，具體來(lái)說是一種可降解抗 菌復(fù)合纖維及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會(huì)的快節(jié)奏生活和社會(huì)老齡化趨勢(shì)，人們對(duì)醫(yī)療【技術(shù)領(lǐng)域】提出了越來(lái) 越高的要求。加快創(chuàng)面愈合是目前皮膚治療的重點(diǎn)之一。研究表明，創(chuàng)面環(huán)境的濕潤(rùn)程度和 抗菌程度是影響創(chuàng)面愈合的主要因素。普通的醫(yī)用敷料是由棉質(zhì)纖維制成，并不具備抑菌 殺菌作用，僅能對(duì)少量細(xì)菌進(jìn)行屏蔽，因此敷料表面易滋生細(xì)菌。而一種具有高保濕和高抗 菌功能的特種醫(yī)用敷料在治療過程中發(fā)揮著重要作用，成為醫(yī)用材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，這 也就是常說的"人工皮膚"。人工皮膚不僅用于保護(hù)創(chuàng)面和抗菌、殺菌，還能誘導(dǎo)細(xì)胞分化、 促進(jìn)皮膚細(xì)胞增殖，在傷口處不僅能被基體吸收，而且可與人體新生皮膚一起生長(zhǎng)，并在人 體正常皮膚形成之前完全替代人體皮膚。人工皮膚以三維支架為載體，具有一定的機(jī)械強(qiáng) 度，有利于細(xì)胞的黏附和發(fā)揮其正常的功能，如細(xì)胞增殖、變形、遷移以及分化等。因此在人 工皮膚的構(gòu)建中，支架材料起到了關(guān)鍵的作用。
[0003] 人工皮膚支架材料的種類很多，按其化學(xué)性質(zhì)可將其分為合成類和生物類。其 中合成類支架材料主要是以聚交酯、聚內(nèi)酯、聚羥基烷酸酯、聚碳酸酯等聚酯類，如聚乳酸 (PLA)、聚羥基乙酸（PGA)、乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA)等；生物類支架材料主要是以膠原凝 膠和膠原海綿為主。制備聚合物支架的方法很多，如靜電紡絲法、自組裝法和相分離法等。
[0004] 抗菌劑是人工皮膚抗菌的有效成分?？咕鷦┩ǔ？煞譃橛袡C(jī)抗菌劑和無(wú)機(jī)抗菌劑 兩大類。有機(jī)抗菌劑熱穩(wěn)定性較差、易分解、持久性差，通常毒性較大，長(zhǎng)時(shí)間使用對(duì)人體有 害。為了克服有機(jī)抗菌劑的缺點(diǎn)，人們逐漸將研究方向轉(zhuǎn)向了無(wú)機(jī)抗菌劑，如氧化鋅（ZnO)、 氧化鈦（TiO 2)和銀（Ag)等。
[0005] 但在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)抗菌聚合物薄膜的制備方法很多，但均無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)納米抗菌 劑在聚合物紡絲纖維中的均勻分散，由此造成了患者皮膚治療存在較大不確定性，感染幾 率1?，患者的治療體驗(yàn)不佳。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可降解抗菌復(fù)合纖維及其制 備方法，所述的這種可降解抗菌復(fù)合纖維及其制備方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的生物材料用于 皮膚治療時(shí)存在較大不確定性、感染幾率高、患者的治療體驗(yàn)不佳的技術(shù)問題。
[0007] 本發(fā)明提供了一種可降解抗菌復(fù)合纖維，由聚乳酸、納米顆粒和表面活性 劑組成，在所述的復(fù)合纖維中，所述的聚乳酸、納米顆粒和表面活性劑的重量比為 100:2~10:0. 08~1. 2,所述的納米顆粒為納米氧化鋅、或者納米氧化鈦。
[0008] 本發(fā)明還提供了上述可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，包括如下步驟： 1) 一個(gè)制備聚乳酸溶液的步驟，在所述的制備聚乳酸溶液的步驟中，先配制一個(gè)有機(jī) 混合溶劑，再稱取聚乳酸，將聚乳酸溶解在混合溶劑中，所述的聚乳酸在混合溶劑中的濃度 l〇?15g/L ; 2) 根據(jù)納米顆粒和聚乳酸的重量比稱取納米顆粒，同時(shí)稱取表面活性劑，表面活性劑 的質(zhì)量為納米顆粒質(zhì)量的4~12%，將納米顆粒和表面活性劑加入到聚乳酸溶液中充分混合 形成混合溶液； 3) 將上述制備好的混合溶液進(jìn)行超聲波分散處理； 4) 將超聲波分散處理后穩(wěn)定的懸浮溶液放置于預(yù)設(shè)的注射器內(nèi)，并按照預(yù)設(shè)的注射速 度對(duì)所述懸浮溶液進(jìn)行紡絲處理。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的有機(jī)混合溶劑由二氯甲烷、N，N_二甲基甲酰胺組成，所述的二氯 甲烷、N，N-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為1 :1。
[0010] 進(jìn)一步地，所述的表面活性劑為吐溫Tween60或者吐溫Tween80。
[0011] 進(jìn)一步地，當(dāng)納米顆粒為納米ZnO時(shí)，所述的表面活性劑采用吐溫Tween60,吐溫 Tween60的質(zhì)量為納米ZnO的12%。
[0012] 進(jìn)一步地，當(dāng)納米顆粒為納米ZnO時(shí)，所述的表面活性劑采用吐溫Tween60,吐溫 Tween60的質(zhì)量為納米ZnO質(zhì)量的12%。
[0013] 進(jìn)一步地，當(dāng)納米顆粒為納米TiO2，所述的表面活性劑采用吐溫Tween80,吐溫 Tween80的質(zhì)量為納米TiO2質(zhì)量的10%。
[0014] 進(jìn)一步地，當(dāng)納米顆粒為納米ZnO時(shí)，超聲乳化時(shí)間為10~20min ;當(dāng)納米顆粒為納 米TiO2，超聲乳化時(shí)間為l(T20min。
[0015] 進(jìn)一步地，對(duì)所述懸浮溶液進(jìn)行紡絲處理的過程中，將所述穩(wěn)定的懸浮溶液至于 靜電紡絲的一次性注射器內(nèi)，并以〇. 5~2ml/h的注射速度進(jìn)行紡絲，紡絲電壓為l(T20kv， 紡絲噴頭與接收器的距離為15~25cm。
[0016] 進(jìn)一步地，在對(duì)所述懸浮溶液進(jìn)行紡絲處理時(shí)，室溫保持2(T30°C，濕度保持 40?50%。
[0017] 納米氧化鋅、納米氧化鈦除具有傳統(tǒng)氧化鋅的抗菌作用外，由于粒子粒徑達(dá)到納 米級(jí)，具有納米粒子特有的表面界面效應(yīng)，體現(xiàn)在抗菌效果方面為：納米粒子的表面原子數(shù) 量大大多于傳統(tǒng)粒子，表面原子由于缺少鄰近的配位原子而具備很高的能量，可增強(qiáng)氧化 鋅與細(xì)菌的親和力，提高抗菌的效率。
[0018] 靜電紡絲法是借用高壓電場(chǎng)力對(duì)具有一定濃度的聚合物液滴進(jìn)行拉伸，液滴隨后 變成細(xì)流，隨著溶劑的揮發(fā)，液體細(xì)流逐漸固化最后落于鋁箔接收器上形成一層膜。該膜具 有孔隙率高、比表面積大、纖維精細(xì)程度與均一性高、長(zhǎng)徑比大等優(yōu)點(diǎn)，從而賦予了電紡絲 纖維廣泛的應(yīng)用前景。
[0019] 本發(fā)明通過靜電紡絲技術(shù)獲取可降解抗菌復(fù)合纖維，通過采用原位紡絲法，對(duì)已 經(jīng)在聚合物溶液中分散均勻的無(wú)機(jī)納米抗菌劑與聚合物溶液，通過靜電紡絲法，制成具有 多孔結(jié)構(gòu)的薄膜。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單可行，所制成的復(fù)合纖維具有一定的強(qiáng)度，生物安全性 較好，且抗菌性較好。可有效用于治療皮膚損傷，防止皮膚破潰感染，降低皮膚患者的感染 幾率，提商患者的治療體驗(yàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法的流程圖。
[0021] 圖2為ZnO/PLA混合溶液靜電紡絲示意圖。
[0022] 圖3為納米ZnO在PLA溶液中的分散情況示意圖。
[0023] 圖4為納米TiO2在PLA溶液中的分散情況示意圖。
[0024] 圖5為ZnO/PLA復(fù)合纖維膜的SEM微觀形貌示意圖。
[0025] 圖6為不同ZnO含量對(duì)復(fù)合纖維膜親水性的影響示意圖。
[0026] 圖7為不同TiO2含量對(duì)復(fù)合纖維膜親水性的影響示意圖。
[0027] 圖8為紡絲膜中不同ZnO含量對(duì)細(xì)胞活性的影響示意圖。
[0028] 圖9為復(fù)合纖維膜的細(xì)胞粘附情況示意圖。
[0029] 圖10為PLA/ TiO2可降解聚合物復(fù)合纖維膜的細(xì)胞毒性示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步說明。
[0031] 實(shí)施例1 如圖1所示，一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，包括如下步驟： 1)配置PLA溶液； 用電子天平分別量取12mg的PLA固體顆粒倒入棕色廣口瓶中，加入IOml混合溶劑，在 25°C置于磁力攪拌機(jī)上直至固體完全溶解。聚乳酸分子量為200, OOODa，混合溶劑為二氯 甲烷：N，N-二甲基甲酰胺按1 :1混合。
[0032] 2)將納米顆粒與聚乳酸溶液充分混合生成混溶液，并在表面活性劑的作用下對(duì)所 述混合溶液進(jìn)行超聲波分散處理； 參數(shù)如下：納米顆粒含量分別為：聚乳酸質(zhì)量的2%，4%，6%，8%和10%。表面活性劑：吐 溫Tween60 (適應(yīng)于納米ZnO體系）一ZnO質(zhì)量的12% ;吐溫Tween80 (適應(yīng)于納米TiO2體 系）一TiO2質(zhì)量的10%。超聲乳化時(shí)間：Zn0/PLA體系15min ;Ti02/PLA體系15min。
[0033] 3)在對(duì)所述混合溶液進(jìn)行超聲波分散處理后，將所述處理后穩(wěn)定的懸浮溶液放置 于預(yù)設(shè)的注射器內(nèi)，并按照預(yù)設(shè)的注射速度對(duì)所述懸浮溶液進(jìn)行紡絲處理。
[0034] 待兩個(gè)體系超聲完畢后，將穩(wěn)定的懸浮溶液至于靜電紡絲的一次性注射器內(nèi)，并 以lml/h的注射速度進(jìn)行紡絲，紡絲電壓為15kv，紡絲噴頭與接收器的距離為20cm。室溫 保持25 °C，濕度保持45%。
[0035] 本發(fā)明通過原位靜電紡絲法成功制得含有納米ZnO (TiO2)的可降解抗菌復(fù)合纖 維。并通過掃描電鏡對(duì)復(fù)合纖維進(jìn)行形貌觀察，利用接觸角儀對(duì)復(fù)合纖維表面親水性能進(jìn) 行研究。最后，將對(duì)復(fù)合纖維進(jìn)行抗菌試驗(yàn)，研究不同ZnO (TiO2)添加量對(duì)其抗菌性能的 作用。
[0036] 納米顆粒在液體中極易團(tuán)聚，從而影響其性能的發(fā)揮。因此，為了提高納米ZnO、 110 2在聚乳酸PLA溶液中的懸浮穩(wěn)定性，本發(fā)明實(shí)施例可選用了兩種不同的表面活性劑(吐 溫Tween60和吐溫Tween80)，通過改變不同的表面活性劑含量（4%，6%，8%，10%和12%)及不 同的超聲波乳化分散時(shí)間（15分鐘，30分鐘，60分鐘和90分鐘)確定最佳的配方和工藝，以 保證納米TiO 2能夠在靜電紡絲的操作過程中始終保持良好的懸浮穩(wěn)定性。本發(fā)明實(shí)施例所 采用的分散基體為12%的PLA溶液，溶劑選用二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺的復(fù)配體系， 二者比例為1 :1。以納米ZnO、TiO2在PLA溶液中懸浮時(shí)間的長(zhǎng)短作為參考依據(jù)和評(píng)價(jià)標(biāo) 準(zhǔn)。
[0037] 以納米ZnO為例，本發(fā)明實(shí)施例所用靜電紡絲設(shè)備可如圖2所示，由直流發(fā)生器1、 雙道微量注射泵2和超細(xì)纖維平板接收裝置3組成。具體操作可包括采用一次性無(wú)菌注射 器抽取一定量的待紡溶液6,并用導(dǎo)管將注射器針頭與不銹鋼紡絲噴頭4相連，而紡絲噴頭 4另一端則與直流發(fā)生器1用導(dǎo)線連接。此時(shí)設(shè)定紡絲電壓，調(diào)整噴射路徑長(zhǎng)度，控制一次 性注射器注射速度，使待紡溶液6以一定的速率從噴頭流出。由于受恒定電場(chǎng)的作用，在噴 頭處形成的液滴逐漸變成泰勒錐，進(jìn)而拉伸成細(xì)流，并隨著溶劑揮發(fā)使得細(xì)流固化，一段時(shí) 間之后，在接收裝置3上可接收到電紡纖維薄膜5。
[0038] 實(shí)施例2 對(duì)納米ZnO的懸浮穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試 以吐溫60和吐溫80為表面活性劑的ZnO/PLA溶液的懸浮穩(wěn)定性研究結(jié)果如表3所示， 表3可用于表明表面活性劑的含量和種類對(duì)ZnO沉降情況影響，其中，（X )表示在觀察時(shí) 間內(nèi)無(wú)沉降或分層現(xiàn)象； (V)表示在觀察時(shí)間內(nèi)已出現(xiàn)沉降或分層現(xiàn)象；。
[0039] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種可降解抗菌復(fù)合纖維，其特征在于：由聚乳酸、納米顆粒和表面活性 劑組成，在所述的復(fù)合纖維中，所述的聚乳酸、納米顆粒和表面活性劑的重量比為 100:2~10:0. 08~1. 2,所述的納米顆粒為納米氧化鋅或者納米氧化鈦。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可降解抗菌復(fù)合纖維，其特征在于：所述的表面活性劑 為吐溫Tween60或者吐溫Tween80。
3. 權(quán)利要求1所述的一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于包括如下步 驟： 一個(gè)制備聚乳酸溶液的步驟，在所述的制備聚乳酸溶液的步驟中，先配制一個(gè)有機(jī)混 合溶劑，再稱取聚乳酸，將聚乳酸溶解在混合溶劑中，所述的聚乳酸在混合溶劑中的濃度 l〇?15g/L ; 根據(jù)納米顆粒和聚乳酸的重量比稱取納米顆粒，同時(shí)稱取表面活性劑，表面活性劑的 質(zhì)量為納米顆粒質(zhì)量的4~12%，將納米顆粒和表面活性劑加入到聚乳酸溶液中充分混合形 成混合溶液； 將上述制備好的混合溶液進(jìn)行超聲波分散處理； 將超聲波分散處理后穩(wěn)定的懸浮溶液放置于預(yù)設(shè)的注射器內(nèi)，并按照預(yù)設(shè)的注射速度 對(duì)所述懸浮溶液進(jìn)行紡絲處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述的 有機(jī)混合溶劑由二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺組成，所述的二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺 的質(zhì)量比為1 :1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：所述的 表面活性劑為吐溫Tween60或者吐溫Tween80。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：當(dāng)納米 顆粒為納米ZnO時(shí)，所述的表面活性劑采用吐溫Tween60,吐溫Tween60的質(zhì)量為納米ZnO 質(zhì)量的12%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：當(dāng)納米 顆粒為納米Ti02,所述的表面活性劑采用吐溫Tween80,吐溫Tween80的質(zhì)量為納米Ti02質(zhì) 量的10%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：當(dāng)納米 顆粒為納米ZnO時(shí)，超聲乳化時(shí)間為l(T20min ;當(dāng)納米顆粒為納米Ti02，超聲乳化時(shí)間為 10?20min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：對(duì)所 述懸浮溶液進(jìn)行紡絲處理的過程中，將所述穩(wěn)定的懸浮溶液至于靜電紡絲的一次性注射器 內(nèi)，并以0. 5~2ml/h的注射速度進(jìn)行紡絲，紡絲電壓為l(T20kV，紡絲噴頭與接收器的距離 為 15~25cm〇
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可降解抗菌復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于：在對(duì) 所述懸浮溶液進(jìn)行紡絲處理時(shí)，室溫保持2(T3(TC，濕度保持4(T50%。
【文檔編號(hào)】A61L27/18GK104328530SQ201410524073
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】單曉茜 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院