一种具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及医用材料领域，公开了一种具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜的制备方法。本发明专利技术运用静电纺丝及静电喷涂技术，在PAN纳米纤维表面静电喷涂一层负载了Ag纳米粒子的圆盘状PCL微球，利用圆盘状微球结构提高内部粒子的Ag

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及医用材料领域，尤其涉及一种具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜的制备方法。

技术介绍

[0002]当皮肤组织完整性遭到破坏时，创面部位极易发生细菌定植，感染部位的渗液中含有丰富的蛋白质等物质，为细菌的大量繁殖提供了适宜的生长环境，这加剧了细菌感染的程度。现有市售敷料多为亲水性敷料，依靠敷料的亲水性吸收伤口渗液。但是亲水性敷料容易和伤口粘连，在更换敷料时会对伤口造成二次损伤。因此，具有抗菌、导出渗液能力且有防组织粘连的敷料是利于伤口愈合的。
[0003]现有的临床抗菌治疗主要是基于抗生素的使用。然而，抗生素的长期滥用导致了耐药菌的产生。无机粒子稳定性强，作用时间持久，不会促使细菌产生耐药性，是治疗细菌感染的优质选择。纳米银的抗菌效果优异，作用时间长，在抗菌领域具有广泛的应用。纳米银持续产生的Ag
+
，其极易和细菌的细胞壁、细胞膜结合，从而进入菌体，并与氧代谢有关的硫醇结合影响代谢过程。进入菌体的Ag
+
还可以干扰细胞壁的合成，使细胞壁失去完整的物理结构。同时，Ag
+
与细胞壁结合后，会发生聚糖反应，抑制氧气的转运。然而，直接使用Ag纳米粒子粉体会使其进入人体血液系统，带来潜在的生物毒性。
[0004]近年来，静电纺丝技术成为制备伤口敷料的热点技术之一。制备出的静电纺丝纳米纤维膜具有高孔隙率，有利于伤口呼吸。将无机粒子与纳米纤维结合，既避免了无机离子进入人体，又能制备出高孔隙率的伤口敷料。然而，若将Ag纳米粒子直接与聚合物混纺，大部分Ag纳米粒子被包裹在纳米纤维内部，无法充分接触外部环境，会影响Ag纳米粒子快速发挥抗菌功能。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜的制备方法。本专利技术运用静电纺丝及静电喷涂技术，在亲水性PAN纳米纤维表面静电喷涂一层疏水性聚合物微球，微球中负载有Ag纳米粒子。疏水性微球层和亲水性PAN层构成了Janus膜，可以持续导出伤口渗液，避免伤口被渗液持续浸润，同时避免敷料与组织发生粘连。此外，疏水性聚合物微球呈圆盘状，具有高比表面、高纵横比，有利于Ag纳米粒子充分接触外界环境，从而快速释放Ag
+
。同时，圆盘状聚合物微球有利于提高敷料表面的粗糙度，从而提高接触伤口一侧的疏水性。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：一种具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)纳米纤维基底膜的制备：将聚丙烯腈溶于N
‑
N二甲基甲酰胺中，加热搅拌溶解，进行静电纺丝，得到纳米纤维基底膜。
[0008]步骤(1)为通过静电纺丝制备基底膜，基底膜主要起机械支撑和亲水作用。
[0009](2)Ag纳米粒子的制备：将AgNO3和乙醇混合并搅拌至完全溶解，将溶液逐滴滴入到PVP(K
‑
30)乙醇溶液中，再将混合液转入高压反应釜内，于高温下反应；将得到的产物用去离子水和无水乙醇分别洗涤离心，进行冷冻干燥，得到Ag纳米粒子。
[0010]如技术背景部分所述，抗生素滥用造成了耐药菌的产生，进而降低了药效。本专利技术制备了Ag纳米粒子，进行非抗生素抗菌。Ag纳米粒子可以持续产生Ag
+
，破坏细菌的物质结构，如细胞壁及细胞膜中的蛋白质、遗传物质脱氧核糖核酸(DNA)等，同时不会促使细菌产生耐药性，实现高效协同抗菌。
[0011](3)微球与纳米纤维膜的复合：将聚己内酯与Ag纳米粒子溶解或分散于三氟乙醇溶剂中，室温搅拌后得到聚合物纺丝液，进行超声处理以获得均匀一致的溶液，在纳米纤维基底膜上进行静电喷雾，得到具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜。
[0012]步骤(3)中聚己内酯(PCL)主要作为分散及载体材料。在静电喷雾过程中，由于相同电荷的排斥作用，聚合物纺丝液以球形液滴的形式被喷出，聚合物球形液滴的外层溶剂首先挥发，形成地壳状聚合物固体外层。内部溶剂继续挥发，产生向内的压缩力，使聚合物液滴有缩小的趋势。在适当的聚合物浓度下，首先形成的聚合物地壳状外壳可以克服压缩力，维持球状结构。溶剂持续挥发，地壳状外壳向内凹陷，从而形成圆盘状的聚合物微球。
[0013]综上，本专利技术运用静电纺丝及静电喷涂技术，首先制备了PAN纳米纤维基底膜，之后在PAN基底膜表面静电喷涂负载Ag纳米粒子的疏水性PCL聚合物微球，得到了具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜。无需外界条件触发，Ag纳米粒子可以持续产生Ag
+
，从而以金属离子杀菌。聚合物微球呈现两面凹陷的圆盘状，直径在100
‑
3000nm之间，具有极高的比表面积，可以增大Ag纳米粒子接触外界环境的面积，从而提高Ag
+
的释放效率。另外，疏水性微球层与亲水性PAN层形成了Janus结构，可以将伤口部位的渗液导出到PAN层，从而保持伤口干燥。此外，圆盘状的微球层提高了表面粗糙度，有利于提高疏水性，防止敷料与伤口粘连，避免二次损伤的发生。
[0014]本专利技术通过研究表明，由于微球呈现两面凹陷的圆盘状，与普通球形或其他形状的微球相比，圆盘状微球可以更大面积地接触PAN基底膜，从而提高微球与基底膜的复合性。另外，相比于普通球形或其他形状的微球，圆盘状微球具有更高的纵横比，避免了PCL微球被伤口部位的吞噬细胞吞噬，有利于微球的稳定性，从而延长使用寿命。
[0015]在现有技术中，已有文献报道了圆盘状结构的聚(4
‑
苯乙烯磺酸盐)、聚乳酸
‑
羟基乙酸共聚物微球，此类微球具有高弹性模量，并且微球可以顺利通过直径比自身小的毛细血管，因此被用作物质(例如氧气、药物及磁性粒子)的载体，从而应用于氧气输送、药物输送及医学成像等医学领域。然而，并未将类似结构应用于伤口敷料的报道，尤其是利用类似结构提高Ag
+
的释放效率及膜表面的粗糙度。并且，若将聚(4
‑
苯乙烯磺酸盐)微球直接应用于本专利技术，则微球层接触到伤口渗液时会溶化，不能进行渗液管理，同时Ag纳米粒子会被完全暴露，增大了进入人体并危害人体健康的可能性。若将聚乳酸
‑
羟基乙酸共聚物微球直接应用于本专利技术，会显著提高制备伤口敷料的成本，不适于大量生产及市场需求。
[0016]作为优选，步骤(1)中，所述聚丙烯腈溶解后的浓度为7
‑
10wt％，加热温度为50
‑
55℃。
[0017]作为优选，步骤(1)中，所述静电纺丝的参数为，速度0.002～0.003mm/s，针头18
‑
20G，距离10～15cm，电压12～15kV，温度25～35℃，湿度30～50％，纺丝时间3
‑
10h。
[0018]本专利技术团队发现，聚合物的浓度若过低，纺丝时间过短，则难以形成有效的机械支撑，导致力学性能不好；若浓度过高，则会使基底膜的孔隙率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）纳米纤维基底膜的制备：将聚丙烯腈（PAN）溶于N
‑
N二甲基甲酰胺中，加热搅拌溶解，进行静电纺丝，得到纳米纤维基底膜；（2）Ag纳米粒子的制备：将AgNO3和乙醇混合并搅拌至完全溶解，将溶液逐滴滴入到PVP乙醇溶液中，再将混合液转入高压反应釜内，于高温下反应；将得到的产物用去离子水和无水乙醇分别洗涤离心，进行冷冻干燥，得到Ag纳米粒子；（3）微球与纳米纤维膜的复合：将聚己内酯与Ag纳米粒子溶解或分散于三氟乙醇溶剂中，室温搅拌后得到聚合物纺丝液，进行超声处理以获得均匀一致的溶液，在纳米纤维基底膜上进行静电喷雾，得到具有抗菌疏水微球层的纳米纤维膜。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述聚丙烯腈溶解后的浓度为7
‑
10wt%，加热温度为50
‑
55℃。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述静电纺丝的参数为，速度0.002~0.003 mm/s，针头18
‑
20G，距离10~15cm，电压12~15 kV，温度25~35℃，湿度30~50%，纺丝时间3
‑
10h。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金丹，许冰洁，刘磊，李颖，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：