本發(fā)明屬于具有抑菌功效的納米材料敷料的制備，具體涉及一種基于超支化聚合物實(shí)現(xiàn)具有三角形形貌的納米銀制備，通過氨基酸對(duì)三角形納米銀的表面電荷調(diào)整，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性高、分散性良好的且具有高效殺菌能力的三角形納米銀敷料溶液。

背景技術(shù)：

1、皮膚是隔離人體內(nèi)外環(huán)境，避免物理、化學(xué)和微生物的入侵，從而保護(hù)人體。由于皮膚容易受到機(jī)械、熱和化學(xué)試劑等外部因素的影響，造成不同類型的傷口。如果遇到深度傷口或燒傷，皮膚的自我愈合能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這些難以愈合的傷口若是發(fā)生細(xì)菌的感染，可能會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果，如截肢或死亡。為了促進(jìn)傷口愈合，逐步發(fā)展出了包括紗布、脫脂棉、水凝膠聚合物薄膜、材料海藻酸、膠原蛋白在內(nèi)的各種各樣的傷口敷料。這些傷口敷料可起到保護(hù)和促進(jìn)傷口愈合的作用。

2、作為抗菌劑的溶液，使用較多的金屬離子有銀、銅和鋅等金屬離子，其中以含銀的抗菌劑的抗菌效果最佳。其作用機(jī)理主要是附著在載體內(nèi)或表面上的金屬離子在使用過程中會(huì)緩慢的釋放出來，繼而滲透到細(xì)菌的肽聚糖層或細(xì)菌壁中，破壞dna和細(xì)菌蛋白。這種損害將會(huì)影響細(xì)菌關(guān)鍵的代謝過程，破壞細(xì)菌正常的生命活動(dòng)，最終致使細(xì)菌死亡。

3、納米銀的抗菌活性與很多種因素有關(guān)，例如作用時(shí)間、劑量、溫度、細(xì)菌或細(xì)胞的種類等，另外還和納米銀自身的許多性質(zhì)有關(guān)，如納米銀的大小、形狀、表面涂層以及親/疏水性等有關(guān)。納米銀粒徑大小是決定納米銀抗菌功效及對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞毒性非常重要的理化特征之一。與較大的納米銀顆粒相比，尺寸較小的納米銀顆粒具有較大的比表面積，這導(dǎo)致較小的納米銀顆粒在細(xì)菌細(xì)胞膜上的附著率更大、滲透性更高、穿透生物屏障的能力更強(qiáng)、被細(xì)胞攝取的能力也更強(qiáng)，因此抗菌效果更好、細(xì)胞毒性更大。thilini?silva[1]等人利用硝酸銀為前驅(qū)體制備了10nm、56nm、72nm三種不同粒徑的納米銀，結(jié)果表明在相同的作用濃度下，10nm的納米銀粒子對(duì)二者的毒性最大，56nm的銀顆粒次之，72nm的毒性最小。通常納米銀顆粒非常易于聚集，導(dǎo)致納米銀溶液的穩(wěn)定性下降的同時(shí)，納米銀的抗菌性能和細(xì)胞毒性也會(huì)下降，這是由于聚集的納米銀顆粒的活性表面減少，它們附著在細(xì)菌或細(xì)胞表面的可能性降低。因此，制備分散性穩(wěn)定的納米銀溶液是獲得高品質(zhì)抑菌銀敷料的前提。

4、將銀離子還原成納米銀的方法很多，大多數(shù)方法所形成的納米銀溶液極不穩(wěn)定，這是由于前述的納米銀粒子極易團(tuán)聚所導(dǎo)致。為了獲得穩(wěn)定的納米銀分散溶液，陳嶺采用丙烯酸甲酯、二乙烯三胺等為原料，以甲醇為溶劑，制備了一系列端氨基超支化聚合物，由于端氨基超支化聚合物表面含有大量的氨基和亞胺基，制備的超支化聚合物不僅具有一定的還原性，可將銀離子還原，同時(shí)由于其較弱的還原性，可獲得粒徑較小的銀納米粒子。納米銀粒子的表面電荷對(duì)納米銀顆粒的抗菌活性以及與細(xì)胞相容性有很大影響。這不僅體現(xiàn)在正電荷納米銀易于與通常帶負(fù)電荷的菌類通過靜電引力而吸附，還由于正電荷的納米銀不易團(tuán)聚，保持了銀納米粒子抑菌的活性。雖然有較多的研究，通過加入表面活性劑來實(shí)現(xiàn)保持銀納米粒子穩(wěn)定性，但是這些方案雖然保持了納米銀的活性，但是對(duì)納米銀所帶電荷未得到有效調(diào)控，需要特別指出的是，由于本發(fā)明所要制備的是皮膚受傷后的抑菌用敷料，所添加物質(zhì)不能有生物毒性是首要條件。所以，如何在具有良好生物相容性的條件下，制備出兼具良好分散性和高效抑菌能力的納米銀敷料，是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)目前制備的納米銀敷料溶液分散穩(wěn)定性差、抑菌能力弱等一系列問題，本發(fā)明基于超支聚合物還原銀離子、通過有機(jī)酸配體對(duì)納米銀形貌的調(diào)控，進(jìn)一步采用氨基酸對(duì)銀納米粒子表面電荷的調(diào)整，成功地制備了分散穩(wěn)定且具有高抑菌能力的納米銀超支化聚合物的敷料溶液。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、在含端氨基的超支化聚合物中得到三角形納米銀(agnps-hp)，再將該納米銀用等電點(diǎn)大于7的氨基酸進(jìn)行表面修飾，得到穩(wěn)定分散的超支化聚合物三角形納米銀(+h3n-r/agnps-hp)溶液，即納米銀敷料溶液。

4、具體制備步驟如下：

5、(1)含端氨基的超支化聚合物制備：將多氨基單體溶液置于反應(yīng)容器內(nèi)，在冰水浴冷卻下，滴加含有羧基或酯基的單體溶液，滴加完畢后反應(yīng)容器內(nèi)的混合物體系于常溫常壓下繼續(xù)攪拌4-5h，將上述混合物減壓去除溶劑，然后升溫至150℃繼續(xù)反應(yīng)1～1.5h后，降溫至120℃，初步得到含端氨基的超支化聚合物。再將準(zhǔn)備好的多元酸加入反應(yīng)容器內(nèi)，恒溫減壓反應(yīng)2h得到含豐富端氨基的超支化聚合物，最終的含端氨基的超支化聚合物的質(zhì)量濃度約為0.1-2％。

6、(2)將制備的含端氨基的超支化聚合物加入去離子水，配置成一定濃度的聚合物水溶液，再向聚合物水溶液中加入硝酸銀水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)約60min，得到含端氨基的超支化聚合物中分散的三角形納米銀(agnps-hp)溶液；

7、(3)納米銀用等電點(diǎn)大于7的氨基酸進(jìn)行表面修飾：具體是指將等電點(diǎn)大于ph7.0，濃度為0.1～1mm的氨基酸的乙醇溶液加入到含端氨基超支化聚合物的納米銀的分散液中，常溫條件下攪拌8小時(shí)，在含端氨基超支化聚合物的水溶液中可以穩(wěn)定分散而不團(tuán)聚(圖2a)，形貌為三角形、表面帶有正電荷的納米銀(+h3n-r/agnps-hp)粒子。

8、其中，步驟(1)中多氨基單體溶液為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺或六乙烯七胺中的任意一種或多種的甲醇溶液；

9、其中，含有羧基或酯基的單體溶液為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯中的任意一種或多種的甲醇溶液，質(zhì)量濃度為40～50％。

10、其中，多氨基單體和含有羧基或酯基的單體的摩爾比為1:1。

11、其中，步驟(1)中所選用的多元酸為癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十五碳二元酸，三嗪聚羧酸中的任意一種或兩種。多元酸的選取原則是，首先能夠中和反應(yīng)體系的ph至近中性，與銀離子能夠絡(luò)合，增加反應(yīng)后納米銀粒子的穩(wěn)定性，但是不可與銀離子絡(luò)合能力過強(qiáng)，如檸檬酸等絡(luò)合劑，由于檸檬酸與銀離子的絡(luò)合能力過強(qiáng)，抑制了銀離子的還原，在超支化聚合物中很難獲得納米銀溶液。

12、其中，多元酸的加入量以達(dá)到含端氨基的超支化聚合物的ph值為6.5～7.5之間為宜。因?yàn)槭欠罅先芤?，所以ph還是應(yīng)當(dāng)盡可能保持在中性為最佳。若ph調(diào)制7.5以上或更高，由于氨基酸上的氨基進(jìn)一步解離，銀納米粒子所帶電荷發(fā)生變化。若是ph低于6.5，可以保證銀納米的正電荷，但是對(duì)皮膚產(chǎn)生刺激損害。

13、本發(fā)明為了有效提高銀納米粒子的抑菌能力，在上述初步得到含端氨基的超支化聚合物中加入了銀納米粒子的形貌調(diào)整劑多元酸，為了將該敷料溶液不會(huì)對(duì)皮膚產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激，上述多元酸加入后，銀納米(agnps-hp)粒子的形貌成為三角形(圖1b)。若不加多元酸使用初步得到含端氨基的超支化聚合物對(duì)銀離子進(jìn)行還原，得到球狀的銀納米顆粒(圖1a)。

14、其中，步驟(2)硝酸銀水溶液的濃度為0.01～0.10mol/l；含端氨基的超支化聚合物的水溶液與硝酸銀水溶液的體積比為1:1。得到含端氨基的超支化聚合物中分散的三角形納米銀(agnps-hp)溶液中納米銀的質(zhì)量濃度為0.1-2％。

15、其中，步驟(3)等電點(diǎn)大于7的氨基酸為賴氨酸、精氨酸或組氨酸中的一種或幾種組成。

16、其中，等電點(diǎn)大于7的氨基酸溶液濃度為0.1～1mm；等電點(diǎn)大于7的氨基酸溶液和銀溶液的體積比為0.1～0.2:10。

17、本發(fā)明為了進(jìn)一步調(diào)整銀納米粒子的表面電荷，使本發(fā)明的銀納米粒子的表面修飾為顯正電荷的氨基酸；提高銀納米粒子的抑菌能力和進(jìn)一步提高納米銀粒子分散的穩(wěn)定性。最終制備得到納米銀敷料溶液。

18、本發(fā)明有益效果

19、本發(fā)明通過采用超支化聚合物還原銀離子，成功制備了納米銀粒子，與以往制備納米銀溶液顯著不同之處在于，為了達(dá)成高效抑菌的能力，通過在超支化聚合物中有機(jī)酸配體的加入，成功地調(diào)控納米銀的形貌為三角形。為了有效改善目前難解決的納米銀溶液易于團(tuán)聚、且不穩(wěn)定的缺欠，通過對(duì)納米銀表面電荷的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了納米銀溶液的穩(wěn)定分散，同時(shí)由于銀納米粒子表面正電荷的存在，有效提高了納米銀粒子的抑菌能力。由于表面電荷調(diào)整劑為氨基酸，所以將該納米銀作為敷料溶液，巧妙地解決了通常制備的納米銀粒子的生物毒性問題，實(shí)現(xiàn)了具有良好生物相容性、高效抑菌、穩(wěn)定性良好的納米銀敷料溶液。

20、本發(fā)明通過加入等電點(diǎn)比超支化聚合物體系ph大的氨基酸，巧妙地解決了生物毒性這一困擾問題，由于銀離子易于與氨基酸絡(luò)合，同時(shí)賴氨酸、精氨酸和組氨酸這些氨基酸的等電點(diǎn)比超支化聚合物水溶液體系的ph大，此時(shí)氨基酸分子與銀離子絡(luò)合的整體呈現(xiàn)正電荷。成功實(shí)現(xiàn)了具有正電荷、三角形納米銀(+h3n-r/agnps-hp)粒子，且穩(wěn)定分散的超支化聚合物水溶液的制備。