一种丝素蛋白基抗菌纳米纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种丝素蛋白基抗菌纳米纤维及其制备方法。所述纳米纤维以质量份计包括丝素蛋白40～98份，二氧化钛1～10份，壳聚糖1～60份；具体其制备方法为：将蚕丝经脱胶、干燥获得丝素纤维，再经处理制备成再生丝素蛋白膜，将丝素蛋白、二氧化钛、壳聚糖按一定质量比溶于极性溶剂中，制备成质量浓度为0.01%～80%的纺丝液，采用静电纺丝设备室温状态下制得平均直径为10～1000nm的丝素蛋白基抗菌纳米纤维。本发明专利技术新开发的丝素蛋白基抗菌纳米纤维抗菌率达95%以上，在具有长久抗菌性的同时，还具有良好的生物相容性以及优异的力学性能，适用于生物医用材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米纤维材料及其制备方法，具体涉及一种丝素蛋白基抗菌纳米纤维材料及其制备方法，属于医用材料领域。
技术介绍
纳米抗菌材料是一类具备抑菌性能的新型材料，由于材料中抗菌剂的高比表面积和高反应活性的特殊效应，大大提高了整体的抗菌效果，可以使微生物包括细菌、真菌、酵母菌、藻类以及病毒等的生长和繁殖保持较低的水平。用抗菌材料制成的各种制品，具有卫生自洁功能，可有效避免细菌的传播，并能使抗菌材料的力学性能得到强化，纳米抗菌产品不仅可有效阻止人与人、人与物、物与物的细菌交叉传染，还可以引导人们把医疗保健模式从事后治疗转变为事前预测和预防。随着人们生活水平及健康环境意识的提高，纳米抗菌材料及其产品的生产已成为重要的新兴产业。目前大多数抗菌材料主要采用向材料中直接添加抗菌剂或化学接枝等方法将具有抗菌功能的材料或基团引入，或涂覆于材料表面使材料成为具有抗菌性能的材料。目前有关抗菌材料的研究以含纳米银或者银离子的抗菌材料报道居多，纳米银多数为粉末添加齐U，制备工艺复杂，加工成本高，而且在应用时纳米银易团聚、与材料基体结合较差；中国专利申请CN102391738A公开了一种含银离子的聚乙烯醇基纳米复合抗菌涂膜材料及其制备方法，先制备聚乙烯醇基纳米复合涂膜材料，再将其浸入硝酸银溶液中，搅拌，经去离子水清洗除去残留的银离子，室温干燥，获得含银离子的聚乙烯醇基纳米复合抗菌涂膜材料，该方法工艺复杂，由其制备的涂膜材料的抗菌耐久性不能得到保证。另一方面，随着纳米材料技术的飞速发展，纳米纤维技术已成为纤维科学的前沿和研究热点，并在电子、机械、生物医学、化工、纺织等产业领域得到应用。纳米纤维主要包括两个概念:一是严格意义上的纳米纤维，指纤维直径小于100 nm的超细纤维；另一概念是将纳米微粒填充到纤维中，对纤维进行改性，采用性能不同的纳米微粒，可开发抗菌、阻燃、电磁屏蔽等各种功能性纤维。静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的方法。这一技术的核心，是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动并发生形变，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，于是得到纤维状物质，这一过程简称电纺。采用天然或合成高聚物为原料，经静电纺丝制备的纳米纤维材料已有报道，例如:以聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯、纤维素及其衍生物等为原料制备的纳米纤维材料，但上述材料的生物相容性差，不适于用作医用材料。丝素蛋白是一种纯天然高分子材料，同胶原蛋白一样具有良好的体内、体外生物相容性(参见:Gregory H Altman, et al, Biomaterials, 2003, 401-416),适合用作生物材料。中国专利申请CN1348820A公开了一种抗菌丝素创面保护膜及其制备方法，该方法采用丝素与抗菌剂共混的方法获得抗菌保护膜；中国专利申请CN102319448A公开了一种用于制备医用创伤敷料的抗菌水凝胶材料及其制备方法，该方法采用添加季铵化壳聚糖制备丝素蛋白抗菌水凝胶，其制备过程简单，但材料的力学性能很差。同时，作为医用抗菌材料，不仅要注重其广谱的抗菌活性，更需要全面考虑其生物安全性、生物相容性以及降解性，应避免有急性毒性、过敏反应等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，所制得的纳米纤维具有良好的生物相容性、优异的力学性能以及长久抗菌效果。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种丝素蛋白基抗菌纳米纤维，按质量份计，包括如下组分: 丝素蛋白4(Γ98份 二氧化钛I 10份 壳聚糖f 60份 其中，所述二氧化钛的粒径为^lOOOnm ;所述丝素蛋白基抗菌纳米纤维的直径为10 1000 nm。上述技术方案中，所述壳聚糖的脱乙酰度为50% 100%，分子量为2 X IO5 5 X 105，粘度为0.7 IPa.S。上述技术方案中，所述丝素蛋白为柞蚕丝、桑蚕丝、天蚕丝、蓖麻蚕丝、樟蚕丝、木薯蚕丝、柳蚕丝中的一种或多种。上述丝素蛋白基抗菌纳米纤维的制备方法，包括以下步骤: (1)丝素蛋白膜的制备:蚕丝经脱胶、干燥获得丝素纤维，丝素纤维经处理制备成再生丝素蛋白膜；` (2)纺丝液的制备:先将步骤(I)制备的丝素蛋白膜和二氧化钛溶于极性溶剂中，再将壳聚糖加入溶液中，室温搅拌，充分混合后制成均匀纺丝溶液，纺丝液浓度0.01% 80% ;所述的极性溶剂为无水甲酸、冰醋酸、二甲基甲酰胺、冰醋酸、三氟乙酸、六氟异丙醇中的一种或几种； (3)纳米纤维的制备:将步骤(2)制备的纺丝液用静电纺丝装置纺丝，获得丝素蛋白基抗菌纳米纤维材料。上述技术方案中，所述步骤(I)中对丝素纤维的处理包括溶解、透析、过滤、干燥过程；其中溶解过程所采用的溶剂选自LiBr、C2H5OH和H2O的混合液(LiBr: C2H5OH:H20=45:44:11 质量比)、LiBr 和 H2O 的混合液(LiBr: H20=40:60 质量比)或 CaCl2' C2H5OH和 H2O 的混合液(CaCl2: C2H5OH: H2O=1:2:8 摩尔比)。上述技术方案中，所述步骤(I)中对丝素纤维的处理包括溶解、干燥、水洗、再干燥过程，其中溶解过程所采用的溶剂选自酸:盐的质量比为99:1 10:90的酸/盐混合液；所述酸选自甲酸、磷酸或者两者的混合液；盐选自氯化钙、氢氧化钙、碳酸钙、硝酸钙、羟基磷灰石、磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、磷酸氢钙、磷酸钙、溴化锂、氯化钡、氯化铜、氯化锌、氯化镁中的一种或者多种。上述技术方案中，所述步骤(3)中静电纺丝的工艺参数为:电压I 50千伏，接收距离I 50厘米，溶液流量为0.01 20mL/h。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点: 1.本专利技术开发了一种多组分丝素蛋白基抗菌纳米纤维材料，抗菌成分二氧化钛和壳聚糖均匀分散在纳米纤维中，纳米纤维的抗菌率达到95%以上，相比于现有技术中单独使用二氧化钛或者壳聚糖的材料的抗菌效果更持久，抗菌率更高。2.本专利技术制备的纳米纤维材料以天然丝素蛋白为基体，具有好的生物相容性、良好的降解性以及优异的力学性能，是一种理想的生物医用材料； 3.本专利技术的制备方法简单易行，制备条件可控，并可根据需要调节物料配比，从而获得满足相应性能的生物医用材料，具有良好的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例一中丝素蛋白基抗菌纳米纤维的扫描电镜图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述: 实施例一 一种丝素蛋白基抗菌纳米纤维，其制备方法包括如下步骤: (1)天然桑蚕丝用质量分数0.05%的碳酸钠溶液煮沸30 min脱胶，重复3次后获得纯桑蚕丝素蛋白纤维；将该丝素蛋白溶解于LiBr:C2H5OH:H20=45:44:11 (质量比)混合液中，在70°C水浴锅内搅拌溶解获得再生丝素蛋白溶液；经透析、过滤、成膜，形成再生丝素蛋白膜； (2)将再生丝素蛋白膜、二氧化钛和壳聚糖按质量比95:3:2准备，先将再生丝素蛋白膜和二氧化钛溶于甲酸中，然后，再将壳聚糖加入上述溶液中，室温搅拌4h，制备成质量分数为10%的纺丝液； (3)将上述制得的纺丝液，在室温状态下，利用静电纺丝设备进行纺丝，即可获得丝素蛋白基抗菌纳米纤维。纺丝时工艺参数为:纺丝速度为0.2ml/h ;纺丝电压为15kV ;接收距离为10cm。附图1为上述制得的丝素蛋白基抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丝素蛋白基抗菌纳米纤维，其特征在于，按质量份计，包括如下组分：丝素蛋白?????????????40～98份二氧化钛?????????????1～10份壳聚糖???????????????1～60份其中，所述二氧化钛的粒径为5～1000nm；所述丝素蛋白基抗菌纳米纤维的直径为10～1000?nm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：明津法，孙亦彬，
申请(专利权)人：苏州维赛生物医药有限公司，
类型：发明
国别省市：