海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜、制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜、制备及应用，将制备的细菌纤维素薄膜上合成银纳米颗粒，得到细菌纤维素/纳米银复合薄膜；将细菌纤维素/纳米银复合薄膜干燥后浸入海藻酸钠水溶液中，得到浸渍海藻酸钠的复合膜，将复合膜进行海藻酸钠交联，得到细菌纤维素/纳米银/海藻酸铜复合膜；硫化处理得到表面沉积硫化铜层的复合膜，清洗干燥，得到海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜。复合抗菌薄膜良好的透气透氧性，实现了抗菌铜、银离子与体液中电解质的自由交换。该复合薄膜制备工艺可控，抗菌高效持久，同时具有电热和光热双重响应特性，作为医用敷料在组织生长、术后创面修复的治疗方面具有广阔的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜、制备及应用


[0001]本专利技术属于医用复合材料领域，特别涉及一种具有热响应特性的海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]皮肤作为免疫系统的第一道防线，不仅能够保护人体内部器官，而且作为一种物理、化学屏障，能够阻止病原体的入侵和防止人体免受脱水的影响。然而，皮肤从破损到修复的过程短则数天，长则数周，在没有皮肤保护期间，伤口极易接触到细菌后发生感染。因此，为了促进伤口愈合和减少疤痕的形成，伤口敷料的开发是一个极其重要的研究领域。
[0003]在医疗工程领域发展的过程中，天然高分子已经得到了医用生物材料研究人员的广泛关注。海藻酸钠来自天然藻类，是一种由1,4
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连接的β
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D
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甘露糖酸(M单元)和α
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L
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月桂醛酸(G单元)组成的线性、无支链的多糖。海藻酸钠高含量的M链段能够通过人类单核细胞产生细胞因子，对于慢性伤口愈合具有良好的效果。以它良好的生物相容、可降解以及结构稳定等优异特性，已被证实是生物材料和纳米生物复合材料制造的合适候选材料。在二价阳离子存在的情况下，海藻酸钠能够通过离子相互作用形成凝胶，由此使其在生物医疗领域显示出巨大的潜力，但缺乏抗菌性和较差的机械性能一直限制其在高性能敷料领域的应用。研究人员通过添加聚乙烯基吡咯烷酮、聚氧化乙烯和聚乙烯醇等聚合物来提高海藻酸钠的力学性能，然而使用合成高分子材料会显著降低海藻酸钠的组织相容性。
[0004]细菌纤维素是一种由醋酸杆菌生物合成的天然高分子材料，其具有孔隙度和吸水率高、力学强度大、易成型和生物相容性好等特点，被认为是一种优异的伤口敷料基材。细菌纤维素的初级结构与植物纤维素相似，具有β
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1,4链吡喃糖的无支链聚合物。然而，细菌纤维素本身并没有预防伤口感染的抗菌活性。为此，许多研究员在细菌纤维素中通过添加功能填料(如氧化镁、氧化锌等)来增强其力学性能同时赋予复合材料抗菌性，但是这些抗菌剂在材料中的吸附效率和稳定性不高，抑菌持续时间短且易脱出，从而使材料失去抗菌性。细菌纤维素具有纳米多孔的三维网络结构，比表面积高，表面具有大量的羟基键和醚键，是纳米粒子原位沉积的天然模板基质。与此同时，细菌纤维素亦可以被认为是纳米颗粒掺入的理想亲水性基体。而如何有效的将抗菌纳米粒子与细菌纤维素结合，同时实现抗菌粒子的可控释放是细菌纤维素抗菌敷料开发所面临的重要障碍。从这个角度来看，在引入抗菌粒子的基础上制备具有无毒、抗菌活性好、良好的力学性能和高保水性的生物医用敷料，在科学研究和生产实践中仍然是一个具有挑战性的问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种具有热响应特性的海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜及制备方法，该方法制备的具有热响应特性的海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜不仅保持了海藻酸材料和细菌纤维素的生物相容性、可降解性和吸湿保水性，同时由于硫化铜层的引入，在保证复合材料优异
抗菌特性的同时赋予材料良好的光热、电热响应能力。基于细菌纤维素的3D纳米网络，复合抗菌薄膜在呈现良好透气透氧性的同时，实现了抗菌铜、银离子与体液中电解质的自由交换。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案来实现的。
[0007]本专利技术一方面，提供了一种海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1，将细菌纤维素网膜碱煮纯化，机械破碎，得到细菌纤维素匀浆，真空抽滤，得到均匀的细菌纤维素薄膜；
[0009]S2，将细菌纤维素膜浸泡在银离子溶液中，水热反应，在细菌纤维素膜上合成银纳米颗粒，得到细菌纤维素/纳米银复合薄膜；
[0010]S3，将细菌纤维素/纳米银复合薄膜干燥后浸入海藻酸钠水溶液中，得到浸渍海藻酸钠的复合膜，将浸渍海藻酸钠的复合膜放入铜盐溶液凝固浴中，进行海藻酸钠交联；去离子水清洗，得到细菌纤维素/纳米银/海藻酸铜复合膜；
[0011]S4，将细菌纤维素/纳米银/海藻酸铜复合膜浸入硫源中硫化处理，得到表面沉积硫化铜层的复合膜，清洗，干燥，得到海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜。
[0012]优选的，银离子溶液包括银盐溶液和银氨溶液；
[0013]银盐溶液中的银盐为硝酸银、氯酸银和高氯酸银中的一种或几种；
[0014]银氨溶液为AgNO3溶液和稀氨水配制而成。
[0015]优选的，银离子溶液浓度为0.1
‑
1mol/L。
[0016]优选的，细菌纤维素膜浸泡在银离子溶液中水热反应温度为120
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160℃，时间为10
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30min。
[0017]优选的，海藻酸钠溶液质量浓度为0.5
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2％；细菌纤维素/纳米银复合薄膜浸入海藻酸钠水溶液中的时间为3
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5min。
[0018]优选的，所述铜盐为硫酸铜、硝酸铜、氯化铜和醋酸铜中的一种或几种；铜盐凝固浴中铜盐的质量浓度为1
‑
5％；铜盐溶液凝固浴温度为10
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30℃，时间为10
‑
30min。
[0019]优选的，所述硫源包括硫脲、硫化铵、硫化钠、二硫化碳和硫单质中的一种或几种；硫源溶液中硫源的浓度为0.1
‑
1mol/L。
[0020]优选的，所述的硫源溶液的溶剂为水、乙醇和二甲基亚砜中的一种或几种的组合。
[0021]优选的，硫化处理为反应时间为30
‑
120s，硫化温度为20
‑
70℃。
[0022]本专利技术另一方面，提供了一种具有热响应特性的海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜，复合抗菌薄膜具有“三明治结构”，内层为水热生长纳米银粒子的细菌纤维素多孔膜，中间层为铜离子交联的海藻酸铜，外层为依托海藻酸铜层硫化并沉积的硫化铜封装层。
[0023]本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0024]本专利技术所制备的复合抗菌薄膜的聚合物基体为纯天然的生物质高分子海藻酸钠和细菌纤维素，具有热响应特性的海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜具有“三明治”结构，内层为原位水热生长纳米银的细菌纤维素多孔膜，中间层为铜离子交联的海藻酸钠，外层为依托海藻酸铜硫化沉积形成的硫化铜功能层，本专利技术所制备的海藻酸铜封装细菌纤维素复合抗菌薄膜不仅保持了海藻酸材料和细菌纤维素的生物相容性、可降解性和
吸湿保水性，同时由于硫化铜层的引入，在保证复合材料优异抗菌特性的同时赋予材料良好的光热、电热响应能力。
[0025]复合抗菌薄膜良好的透气透氧性，实现了抗菌铜、银离子与体液中电解质的自由交换。通过海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银沉积纳米硫化铜复合结构的设计，可以有效的发挥细菌纤维素的透气透氧性和海藻酸钠的吸湿保水与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)将细菌纤维素网膜碱煮纯化，机械破碎，得到细菌纤维素匀浆，真空抽滤，得到均匀的细菌纤维素薄膜；(b)将细菌纤维素膜浸泡在银离子溶液中，水热反应，在细菌纤维素膜上合成银纳米颗粒，得到细菌纤维素/纳米银复合薄膜；(c)将细菌纤维素/纳米银复合薄膜干燥后浸入海藻酸钠水溶液中，得到浸渍海藻酸钠的复合膜，将浸渍海藻酸钠的复合膜放入铜盐溶液凝固浴中，进行海藻酸钠交联；去离子水清洗，得到细菌纤维素/纳米银/海藻酸铜复合膜；(d)将细菌纤维素/纳米银/海藻酸铜复合膜浸入硫源中硫化处理，得到表面沉积硫化铜层的复合膜，清洗，干燥，得到海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜。2.根据权利要求1所述的海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜的制备方法，其特征在于，银离子溶液包括银盐溶液或银氨溶液；银盐溶液中的银盐为硝酸银、氯酸银和高氯酸银中的一种或几种；银氨溶液为AgNO3溶液与稀氨水配制而成；银离子溶液浓度为0.1
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1mol/L。3.根据权利要求1所述的海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜及其制备方法，其特征在于，细菌纤维素膜浸泡在银离子溶液中水热反应温度为120
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160℃，时间为10
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30min。4.根据权利要求1所述的海藻酸铜封装细菌纤维素/纳米银复合抗菌薄膜及其制备方法，其特征在于，海藻酸钠溶液质量浓度为0.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：马建华，宋柏青，张天一，李欣锋，杨凯丽，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：