一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法，是在氢氧化钠、尿素绿色溶剂中，以富含还原性羟基基团的细菌纤维素和聚乙烯醇为分散剂和还原剂，形成氢键的同时还原产生纳米银，在不使用任何有毒的化学交联剂和还原剂的条件下，通过反复冻融法制备而得。本发明专利技术制备方法简单绿色，实现了银在复合水凝胶上的高效负载和缓慢释放，并克服了化学还原剂和交联剂毒性大的缺点。该水凝胶敷料制备成本低，力学性能好，具有优异的抗菌性能、生物相容性和促进伤口愈合性能，是一种理想的伤口敷料，有望应用于临床皮肤创伤治疗上。

【技术实现步骤摘要】
一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法
本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法。
技术介绍
皮肤是人体最大的器官，在维持体内平衡和防止微生物入侵方面起着重要作用。然而，皮肤损伤会导致细菌感染、组织脱水和严重的继发性创伤。水凝胶的高含水量、良好的生物相容性和多孔三维结构等特点使其成为治疗皮肤损伤的理想伤口敷料。聚乙烯醇（PVA）、细菌纤维素（BC）等水凝胶机械性能或抗菌性能差，限制了其作为伤口敷料的应用。传统的增强水凝胶力学性能的方法一般是添加增强辅料或使用戊二醛、化学交联剂。通常采用溶液浇筑法或机械共混法，用BC为增强剂，制备PVA/BC纳米复合材料。在此过程中，虽然纤维素可以均匀地分布在整个材料中，但由于BC不能溶解于普通溶剂中，与PVA不能很好结合而起到有效改善力学性能的作用，导致制备的水凝胶力学性能较差。为了进一步提高力学性能，戊二醛等化学交联剂被用于改善水凝胶的力学性能。纳米银（AgNPs）具有优异的抗菌活性，广泛应用于伤口敷料中。在水凝胶中引入AgNPs不仅可以提高其抗菌性能，而且可以在一定程度上提高其力学性能。然而，硼氢化钠等化学还原剂虽然可以提高银纳米粒子的制备效率，但对细胞及其组织产生潜在的生物毒性，不利于细胞及组织增殖和生长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法。一、再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备本专利技术充分利用BC和PVA能够改善与机体细胞的相互作用促进上皮细胞和成纤维细胞的迁移，从而加速组织的形成的特点，以抗菌性能好的AgNPs为抗菌剂，克服传统抗菌水凝胶制备过程中制备过程复杂、制备成本高、交联剂等化学品毒性大等缺点，提供了一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法，具体包括以下制备步骤：（1）将细菌纤维素粉末加入NaOH、尿素和H2O混合溶液中，-12~-20℃下预冷30~60min，搅拌10~30min，得到透明的细菌纤维素溶液。其中，细菌纤维素粉末与NaOH、尿素和H2O混合溶液的质量比为1:25~1:50；NaOH、尿素和H2O混合溶液中，NaOH、尿素和H2O的质量比为1:1.5:10~1:2:15；搅拌是在2000~3000r/min下搅拌。其中细菌纤维素粉末的制备方法如下：将木醋杆菌（Acetobacterxylinum，ATCC53582）接种至HS培养基中，调节pH至5.5~6.5，于25~30℃条件下，静置发酵7~10天；将得到的上层细菌纤维素薄膜取出，置于0.1mol/LNaOH溶液中，于65~85℃下处理40~60min，除去残留的培养基、菌体后，将细菌纤维素薄膜从NaOH中取出，用蒸馏水反复洗涤至pH=7.0，冷冻干燥，机械粉碎，过200目筛，得到细菌纤维素粉末。（2）将PVA加入去离子水中得到PVA溶液，在PVA溶液中加入AgNO3，使其混合均匀并充分溶解得到AgNO3的PVA溶液。其中，PVA与AgNO3的质量比为8:1~50:1。（3）将步骤（1）得到的细菌纤维素溶液与步骤（2）中AgNO3的PVA溶液混合，于60~80℃下搅拌1~3小时，将混合液加入培养皿中，反复冻融，形成水凝胶，将水凝胶用蒸馏水洗涤至pH=7.0，得到的水凝胶即为再生细菌纤维素复合水凝胶敷料。其中，细菌纤维素溶液与AgNO3的PVA溶液的体积比为1:1~1:2；反复冻融首先是在-20～-40℃下保持8~12h，然后再室温下保持3~5h，如此反复循环3~4次。二、再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的结构和性能1.复合水凝胶敷料的结构使用SEM表征了复合水凝胶敷料微观结构。图1a显示了不含纳米银的PVA/BC复合水凝胶的微观形态，BC和PVA的交织纤维网络结构，形成了直径为1-2μm的均匀蜂窝孔。图1b，c和d显示了具有不同银含量的再生细菌纤维素复合水凝胶PVA/BC-Ag的SEM图像（b、c和d分别为PVA/BC-Ag1、PVA/BC-Ag2、PVA/BC-Ag3，图中比例尺均为5μm）。与BC/PVA水凝胶相比，PVA/BC-Ag水凝胶三维网络结构中的孔结构包含更多不规则的锯齿状和楔形结构，表面变得更加不规则，蜂窝结构的孔径增加到大约3-5微米。这些蜂窝状结构可以使这些水凝胶更有利于氧交换，水分保持以及细胞粘附和生长。图1e-h显示了PVA/BC和具有不同银含量的PVA/BC-Ag水凝胶的光学图像（e为PVA/BC，f-h分别为PVA/BC-Ag1、PVA/BC-Ag2、PVA/BC-Ag3），水凝胶颜色随着AgNPs含量的增加而加深，并证实了AgNPs已成功引入水凝胶中。2、复合水凝胶敷料的力学性能良好的机械性能对水凝胶的应用具有重要影响。在实际应用中，伤口表面将不可避免的伴随人体运动，因此伤口敷料需要更好的机械性能，尤其是拉伸性能。PVA/BC和PVA/BC-Ag水凝胶的机械性能如图2所示。与PVA/BC相比，PVA/BC-Ag水凝胶具有更好的拉伸强度。此外，复合水凝胶的机械性能随AgNP浓度的增加而增强。这是因为AgNPs的添加增强了PVA和BC之间的交联效果，从而改善了水凝胶的机械性能。PVA/BC-Ag2水凝胶的抗张强度和断裂伸长率分别达到89.2kPa和215.6％，与PVA/BC水凝胶相比，分别提高了34.98％和72.53％。这个结果也远远大于PVA的拉伸强度和BC的断裂伸长率，因此，制备的这些水凝胶可以完全满足伤口敷料对材料机械性能方面的要求。3、复合水凝胶敷料的吸水率伤口敷料应具有很强的吸水能力，以确保它们能够及时吸收伤口表面渗出的液体。将BC，PVA/BC和PVA/BC-Ag水凝胶浸入SBF溶液中24小时，以研究其吸水能力。如图3所示，加入PVA后，PVA/BC和PVA/BC-Ag水凝胶显示出一定的吸水性能。与PVA/BC相比，PVA/BC-Ag水凝胶比PVA/BC水凝胶吸水性能更好，这是由于AgNPs增强了交联作用，交联形成的BC/PVA-AgNPs水凝胶比BC/PVA水凝胶的3D网络结构孔径和空隙更大，结构更疏松，吸水能力更强。PVA/BC-Ag3的吸水溶胀率达到1604.9±58.2％，显著高于PVA和壳聚糖。因此，PVA/BC-Ag的高溶胀率可确保对渗出液的高效率吸收，完全满足伤口敷料的要求。4、复合水凝胶敷料的抗菌性能用最常见的皮肤感染微生物（大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）来研究水凝胶的抗菌活性，并通过平板计数法观察细菌的生长状况。如图4所示，PVA/BC水凝胶不具有抗菌活性，而PVA/BC-Ag水凝胶的抗菌能力随AgNPs含量的增加而显著增加。PVA/BC-Ag1对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率分别为65.63±2.63％和51.17±1.49％，PVA/BC-Ag3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率分别为99.72±0.14％和99.38±0.48％（图5）。综上所述，本专利技术是在氢氧化钠/尿素绿色溶剂体系中溶解BC，以富含还原性羟基基团的细菌纤维素和聚乙烯醇为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：/n（1）将细菌纤维素粉末加入NaOH、尿素和H

【技术特征摘要】
1.一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将细菌纤维素粉末加入NaOH、尿素和H2O混合溶液中，-12~-20℃下预冷30~60min，搅拌10~30min，得到透明的细菌纤维素溶液；
（2）将PVA加入去离子水中得到PVA溶液，在PVA溶液中加入AgNO3，使其混合均匀并充分溶解得到AgNO3的PVA溶液；
（3）将步骤（1）得到的细菌纤维素溶液与步骤（2）中AgNO3的PVA溶液混合，于60~80℃下搅拌1~3小时，将混合液加入培养皿中，反复冻融，形成水凝胶，将水凝胶用蒸馏水洗涤至pH=7.0，得到的水凝胶即为再生细菌纤维素复合水凝胶敷料。


2.根据权利要求1所述一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，细菌纤维素粉末的制备方法如下：将木醋杆菌接种至HS培养基中，调节pH至5.5~6.5，于25~30℃条件下，静置发酵7~10天；将得到的上层细菌纤维素薄膜取出，置于0.1mol/LNaOH溶液中，于65~85℃下处理40~60min，除去残留的培养基、菌体后，将细菌纤维素薄膜从NaOH中取出，用蒸馏水反复洗涤至pH=7.0，冷冻干燥，机械粉碎，过200目筛，得到细菌纤维素粉末。

【专利技术属性】
技术研发人员：张继，宋珅，丁玲，刘小媛，黄玉龙，杨生荣，范增杰，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62