抗菌纳米纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种抗菌纳米纤维及其制备方法，该纤维的制备原料主要包括：纳米氧化亚铜、丝素蛋白和聚氧化乙烯。纳米氧化亚铜抗菌作用源于纳米氧化亚铜可与微生物中的SH‑、‑S‑S键反应生成相应的巯基铜化合物，扰乱微生物的生理反应，导致微生物死亡，同时纳米氧化亚铜还具有很强的吸附性能，可以吸附在细菌表面，破环细胞壁和细胞膜，渗透进细胞体内，导致细菌的死亡；聚氧化乙烯可大大增加材料的可纺性，提高纳米纤维的稳定性和纤维的成型性；而丝素蛋白具有良好的透气、透湿性、生物相容性、生物可降解性、无免疫原性等优异的性能，与纳米氧化亚铜和聚氧化乙烯相互作用、相互协同，获得纳米纤维具有优异的抗菌性能、且应用范围广泛。

Antibacterial nano fiber and preparation method thereof

The invention discloses an antibacterial nano fiber and a preparation method thereof, wherein the preparation material of the fiber mainly comprises nanometer cuprous oxide, silk fibroin and polyethylene oxide. The antibacterial effect of nano cuprous oxide in nano cuprous oxide can react with microorganisms in SH, S S key generation of thiol copper compounds accordingly, disrupt the physiological reaction of microorganisms, led to the death of microorganism, and nano cuprous oxide also has very strong adsorption, can be adsorbed on the surface of bacteria, destroying the cell wall and cell membrane, penetrate into cells in vivo, lead to the death of bacteria; poly ethylene oxide materials can greatly increase spinnability, improve the formability and stability of nano fiber fiber; and silk fibroin has air permeability, moisture permeability, biocompatibility, biodegradability, excellent immunogenicity, good, and nano cuprous oxide and poly ethylene oxide interaction and mutual coordination, nano fiber has excellent antibacterial properties, and widely used.

【技术实现步骤摘要】
抗菌纳米纤维及其制备方法
本专利技术属于抗菌纳米纤维制备领域，具体涉及一种含纳米氧化亚铜、丝素蛋白和聚氧化乙烯的抗菌纳米纤维(膜)及其制备方法。
技术介绍
丝素蛋白是由蚕茧脱胶而来，是一种自然界非常丰富的天然蛋白质，具有良好的透气、透湿性、生物相容性、生物可降解性、无免疫原性等优异的性能。已被广泛应用于组织工程领域。静电纺丝素蛋白纳米纤维具有高孔隙率、高比表面积及良好的透湿和透气性能，已成为皮肤组织再生、伤口治愈及护肤保健的优选材料。专利ZL201019063008.1中公开了一种负载有维生素C的丝素蛋白纳米纤维的制备方法，其纤维具有护肤功效。专利ZL201210014384.3中公开了负载维生素E和同时负载维生素A与维生素E的丝素蛋白纳米纤维的制备方法，用于人工皮肤、医用敷料、止血材料、护肤产品等。专利ZL201310301928.9中开了负载维生素C的丝素蛋白/透明质酸复合纳米纤维的制备方法，用于皮肤再生、医用敷料、护肤产品等。为了防止伤口感染及细菌侵入，赋予丝素蛋白纳米纤维膜具有良好的抗菌性能显得尤为重要。公开号为CN101187089A的专利申请中公开了丝素蛋白与聚乙烯醇共混抗菌纳米纤维及其制备方法，是在丝素蛋白与聚乙烯醇的共混溶液里加入硝酸银溶液进行静电纺丝，然后进行加热处理得到具有抗菌性能的纳米纤维。然而银离子抗菌虽然效果好，但是价格高、成本难以控制，且易变色。而纳米氧化亚铜是一种新型抗菌剂，相对于银离子，成本低，且无毒，其抗菌作用源于纳米氧化亚铜可与微生物中的SH-、-S-S键反应生成相应的巯基铜化合物，扰乱微生物的生理反应，导致微生物死亡，同时纳米氧化亚铜还具有很强的吸附性能，可以吸附在细菌表面，破环细胞壁和细胞膜，渗透进细胞体内，导致细菌的死亡。而目前，本领域还没有将纳米氧化亚铜与丝素蛋白相结合、制备一种可纺性好、成本低且环境友好的抗菌纳米纤维的报道。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种成本低，操作简单，适合工业化生产，得到的产品可应用于医用伤口敷料、止血材料、防粘连膜、护肤品等的抗菌纳米纤维(膜)。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种抗菌纳米纤维(膜)，该纤维的制备原料主要包括纳米氧化亚铜、丝素蛋白和聚氧化乙烯。采用上述三种组分作为制备本专利技术抗菌纳米纤维的主要原料，其中的纳米氧化亚铜是一种新型抗菌剂，相对于银离子，成本低，且无毒，其抗菌作用源于纳米氧化亚铜可与微生物中的SH-、-S-S键反应生成相应的巯基铜化合物，扰乱微生物的生理反应，导致微生物死亡，同时纳米氧化亚铜还具有很强的吸附性能，可以吸附在细菌表面，破环细胞壁和细胞膜，渗透进细胞体内，导致细菌的死亡；其中的聚氧化乙烯可以大大增加材料的可纺性，提高最终纳米纤维的稳定性和纤维的成型性；而丝素蛋白具有良好的透气、透湿性、生物相容性、生物可降解性、无免疫原性等优异的性能，与纳米氧化亚铜和聚氧化乙烯相互作用、相互协同，获得的纳米纤维具有优异的抗菌性能、且应用范围广泛。作为优选，本专利技术上述的抗菌纳米纤维，制备该纤维的主要原料的重量比组成为：纳米氧化亚铜0.2-2.5份，丝素蛋白88.0-93.0份，聚氧化乙烯4.5-9.0份。本专利技术还提供一种上述抗菌纳米纤维的制备方法，步骤包括：(1)将纳米氧化亚铜超声分散于水中，然后加入丝素蛋白搅拌混合、溶解得到含纳米氧化亚铜的丝素蛋白溶液；(2)将聚氧化乙烯溶于水中，搅拌溶解得到聚氧化乙烯溶液；(3)将含纳米氧化亚铜的丝素蛋白溶液和聚氧化乙烯溶液混合，得到含纳米氧化亚铜、丝素蛋白和聚氧化乙烯的混合溶液；(4)将步骤(3)获得的含纳米氧化亚铜、丝素蛋白和聚氧化乙烯的混合溶液通过静电纺丝，得到纳米纤维抗菌膜。本专利技术步骤(1)制备的含纳米氧化亚铜的丝素蛋白溶液，首先纳米氧化亚铜水溶液的浓度为0.05-0.5％，然后加入的丝素蛋白与纳米氧化亚铜的质量比为40-400:1。本专利技术步骤(2)制备的聚氧化乙烯溶液的浓度为2-4％(100克水中加2-4克聚氧化乙烯)。本专利技术步骤(2)中聚氧化乙烯的重均分子量为100-150万(由于如果分子量太低，力学强度不够，可纺性差；限定上述重均分子量大小，可以保证本专利技术的纤维更为稳定的可纺性)。本专利技术步骤(3)制备含纳米氧化亚铜的丝素蛋白和聚氧化乙烯混合溶液：将含纳米氧化亚铜的丝素蛋白溶液和聚氧化乙烯溶液混合，得到含纳米氧化亚铜的丝素蛋白和聚氧化乙烯混合溶液。本专利技术步骤(3)中含纳米氧化亚铜的丝素蛋白溶液与聚氧化乙烯溶液的体积比优选的可以为1-3：1。本专利技术步骤(4)中的静电纺丝参数为：纺丝电压：10-12千伏；纺丝速率：0.5-1.2毫升/小时；接收距离：150-200毫米。本专利技术的丝素蛋白虽然可以采用市售产品，但是经过如下步骤自己制备的丝素蛋白，经过使用对比可以发现，相对比于现有市售的具有分子量均一，纺丝效果好的优势，具体的制备过程包括：先将蚕茧加入到Na2CO3的水溶液中、煮沸，此过程重复处理多次；然后用蒸馏水洗净、干燥，得到脱胶后的蚕丝纤维；以CaCl2、C2H5OH、H2O配制三元溶剂，将蚕丝纤维置于70℃的水浴锅内恒温水解，得到完全溶解的棕黄色的蚕丝纤维水解溶液；水解溶液装入透析袋中，用蒸馏水透析，将透析好的蚕丝纤维水解溶液放入－80℃预冻，然后在-58℃冷冻干燥至干，得到白色，疏松的多孔、海绵状的丝素蛋白。本专利技术的Na2CO3的水溶液质量浓度可以为0.01-1％；CaCl2、C2H5OH、H2O的摩尔比优选的可以为1:1-3:5-10，进一步的摩尔比为1:2:8。本专利技术的优点和有益效果(1)本专利技术从仿生细胞外基质的结构出发，加入少量的纳米氧化亚铜抗菌剂，赋予丝素蛋白纳米纤维良好的抗菌性能，可用于医用伤口敷料、止血材料、防粘连膜、护肤品等。(2)本专利技术的丝素蛋白的资源丰富，纳米氧化亚铜抗菌剂具有良好的抗菌性能，而静电纺又是制备纳米纤维最简单、最便利的方法，易于实现工业化生产，具有很强的应用价值。(3)本专利技术无论是丝素蛋白的提取、还是整个静电纺丝过程中都不涉及任何对环境和人类健康不友好的物质，是纯绿色的生产过程；制备方法简单、无污染、成本低，易控制。(5)本专利技术以水为溶剂，采用静电纺丝的方法制备一种含纳米氧化亚铜丝素蛋白/聚氧化乙烯抗菌纳米纤维，能仿生天然细胞外基质的结构，且赋予纳米纤维的抗菌功能，可广泛应用于伤口敷料、防粘连膜、护肤品等。附图说明图1为纳米氧化亚铜的扫描电镜照片。图2为含纳米氧化亚铜的丝素蛋白/聚氧乙烯抗菌纳米纤维(膜)的扫描电镜照片。具体实施方式实施例1先将100克蚕茧加入到1升0.5w/v％Na2CO3水溶液中，煮沸30min，重复处理三次，用蒸馏水充分洗净，洗净后放入45℃的干燥箱中烘干,得到脱胶后的蚕丝纤维；以CaCl2:C2H5OH:H2O＝1:2:8的摩尔比配制三元溶剂，将蚕丝纤维以1:10的浴比，置于70℃的水浴锅内恒温水解1h，得到完全溶解的棕黄色的蚕丝纤维水解溶液；水解液装入透析袋中，用蒸馏水透析72h，将透析好的蚕丝纤维水解溶液放入－80℃预冻12h，然后在-58℃冷冻干燥至干，得到白色，疏松的多孔、海绵状的丝素蛋白；本专利技术上述步骤制备的丝素蛋白相对比于现有市售的具有分子量均一，纺丝效果好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌纳米纤维，其特征在于：该纤维的制备原料主要包括：纳米氧化亚铜、丝素蛋白和聚氧化乙烯。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌纳米纤维，其特征在于：该纤维的制备原料主要包括：纳米氧化亚铜、丝素蛋白和聚氧化乙烯。2.根据权利要求1所述的抗菌纳米纤维，其特征在于：该纤维的主要原料的重量比组成为：纳米氧化亚铜0.2-2.5份，丝素蛋白88.0-93.0份，聚氧化乙烯4.5-9.0份。3.一种权利要求1所述的抗菌纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤包括：(1)将纳米氧化亚铜超声分散于水中获得纳米氧化亚铜水溶液，然后加入丝素蛋白搅拌混合、溶解得到含纳米氧化亚铜的丝素蛋白溶液；(2)将聚氧化乙烯溶于水中，搅拌溶解得到聚氧化乙烯溶液；(3)将含纳米氧化亚铜的丝素蛋白溶液和聚氧化乙烯溶液混合，得到含纳米氧化亚铜、丝素蛋白和聚氧化乙烯的混合溶液；(4)将步骤(3)获得的含纳米氧化亚铜、丝素蛋白和聚氧化乙烯的混合溶液通过静电纺丝，得到纳米纤维抗菌膜。4.根据权利要求3所述的抗菌纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)制备的含纳米氧化亚铜的丝素蛋白溶液，首先纳米氧化亚铜水溶液的浓度为0.05-0.5％，然后加入的丝素蛋白与纳米氧化亚铜的质量比为40-400:1。5.根据权利要求3所述的抗菌纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)制备的聚氧化乙烯溶液的浓度为2-4％。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张葵花，颜志勇，张梦怡，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33