一种抗菌消毒纳米纤维医用敷料及其制备方法

技术领域

本发明涉及医用敷料技术领域，具体为一种抗菌消毒纳米纤维医用敷料及其制备方法。

背景技术

经济水平的快速发展，有效的提高了居民医疗保健意识，同时我国的医疗资源也在逐渐的丰富和完善，但随着环境污染愈发严重以及各种药物的滥用，人们面临的健康威胁越来越多，皮肤作为人体表皮的组织，承担着保护人体内部的重任，面临的威胁和伤害不可避免，医用敷料可以通过覆盖破损皮肤，形成伤口愈合环境，起到保护皮肤的作用，是一种常见的医疗器械，具有广阔的前景和研究空间。

医用敷料的种类很多，传统的敷料主要包括无菌纱布、脱脂棉等，这类早期医用敷料主要是通过吸收伤口处的积液，保持伤口干燥，起到加快伤口愈合的目的，但是这类敷料容易和伤口阻止黏结，造成二次伤害，有很大的弊端，纳米纤维是一种较为先进且功效好的医用敷料的原料，能够很好的隔绝外界对伤口的污染，模拟细胞外基质，同时通过接枝有效的抗菌消毒的基团或物质，能够对伤口起到抗菌消毒的效果，给伤口愈合提供有利的环境，其中纤维素作为一种新型的材料，在医疗敷料领域有着很好的应用前景，纤维素是自然界中含量最多且分布最广的多糖，是一种可再生资源，同时具有生物相容性且易降解，是一种绿色环保的材料，对纤维素进行改性后，接枝抗菌剂如季铵盐、季鏻盐、咪唑等，纳米颗粒氧化锌、银、铜等和基体复合，也展示了优良的抗菌消毒效果，提高基体的抗菌消毒能力，得到能够抗菌消毒的纳米纤维医用敷料。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种抗菌消毒纳米纤维医用敷料及其制备方法，解决了传统医用敷料抗菌效果差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抗菌消毒纳米纤维医用敷料，所述抗菌消毒纳米纤维医用敷料和制备方法如下：

(1)以甲苯作为溶剂，使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米氧化锌进行表面改性，反应结束后，得到氨基化氧化锌；

(2)向去离子水中加入氨基化氧化锌，超声分散，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸，搅拌混合均匀，发生酰胺化反应，反应结束后，透析，干燥，得到组氨酸改性氧化锌；

(3)向去离子水溶剂中加入高碘酸钠和纳米纤维素，搅拌混合均匀，在避光条件下进行选择性氧化，反应结束后，抽滤，离心，洗涤，干燥，得到醛基化纤维素；

(4)向甲醇溶剂中加入组氨酸改性氧化锌，超声分散，再加入醛基化纤维素，搅拌混合均匀后，加入氢氧化钠，发生席夫碱反应，反应结束后，洗涤，过滤，干燥，得到组氨酸改性氧化锌接枝纤维素；

(5)向去离子水重加入组氨酸改性氧化锌接枝纤维素，搅拌混合均匀溶解后，静置2-6h后，将混合溶液加入到静电纺丝机中，进行静电纺丝，纺丝结束后，得到抗菌消毒纳米纤维医用敷料。

优选的，所述步骤(2)中氨基化氧化锌、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸的质量比为100:2.5-4:2-5:200-280。

优选的，所述步骤(2)中酰胺化反应的温度为15-45℃，酰胺化反应的时间为24-48h。

优选的，所述步骤(3)中选择性氧化的温度为35-50℃，选择性氧化的时间为15-30min。

优选的，所述步骤(4)中组氨酸改性氧化锌、醛基化纤维素和氢氧化钠的质量比为5-10:100:4-8。

优选的，所述步骤(4)中席夫碱反应的温度为20-40℃，席夫碱反应的时间为5-10h。

优选的，所述步骤(5)中静电纺丝的流量为0.2-0.8mL/h，静电纺丝的电压为7-10kV。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下有益技术效果：

该一种抗菌消毒纳米纤维医用敷料，合成过程中，先使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米氧化锌改性，得到氨基化氧化锌，在去离子水中，氨基化氧化锌上的胺基和组氨酸上的羧基在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺作用下，发生酰胺化反应，组氨酸改性氧化锌，在甲醇溶剂中，组氨酸改性氧化锌上的胺基和高碘酸钠改性得到的醛基化纤维素上的醛基在氢氧化钠作用下，发生席夫碱反应，得到组氨酸改性氧化锌接枝纤维素，在静电纺丝机中，以组氨酸改性氧化锌接枝纤维素为原料，静电纺丝，得到抗菌消毒纳米纤维医用敷料。

该一种抗菌消毒纳米纤维医用敷料，纳米氧化锌是一种多功能的无机纳米材料，具有耐高温、抗菌等一系列的优点，是一种具有抗微生物活性的多功能半导体氧化物，纳米氧化锌可激发产生超氧阴离子或活性羟基等活性氧物种，进一步通过系列反应产生过氧化氢等活性基团，从而造成细菌细胞膜、蛋白质等造成破坏，导致细胞死亡，起到杀菌的目的，组氨酸作为生物功能大分子，侧链带有的咪唑基团，使其成为带正电荷的碱性氨基酸，通过接枝的方法接枝到纤维素上，理论上可以增加纤维素的正电荷，提高其抑菌性，同时接枝到纤维素基体上，能够有效的提高纳米氧化锌的分散性，提高抗菌效果，因此得到了一种抗菌消毒性能好的纳米纤维医用敷料。

附图说明

图1是组氨酸改性氧化锌的合成机理图。

图2是组氨酸改性氧化锌接枝纤维素的合成机理图。

具体实施方式

为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种抗菌消毒纳米纤维医用敷料的制法如下：

(1)向烧瓶中加入甲苯溶剂，使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米氧化锌进行表面改性，反应结束后，得到氨基化氧化锌；

(2)向烧瓶中加入去离子水和氨基化氧化锌，超声分散，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸，加入的氨基化氧化锌、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸的质量比为100:2.5-4:2-5:200-280，搅拌混合均匀，在15-45℃发生酰胺化反应，酰胺化反应的时间为24-48h，反应结束后，置于去离子水中透析，真空冷冻干燥，得到组氨酸改性氧化锌；

(3)向烧瓶中加入去离子水溶剂、高碘酸钠和纳米纤维素，搅拌混合均匀，在避光条件下35-50℃进行选择性氧化，氧化的时间为15-30min，反应结束后，抽滤，离心，使用去离子水洗涤，干燥，得到醛基化纤维素；

(4)向三口烧瓶中加入甲醇溶剂和组氨酸改性氧化锌，超声分散，再加入醛基化纤维素，搅拌混合均匀后，加入氢氧化钠，加入的组氨酸改性氧化锌、醛基化纤维素和氢氧化钠的质量比为5-10:100:4-8，在20-40℃发生席夫碱反应，席夫碱反应的时间为5-10h，反应结束后，洗涤，过滤，干燥，得到组氨酸改性氧化锌接枝纤维素；

(5)向烧杯中加入去离子水和组氨酸改性氧化锌接枝纤维素，搅拌混合均匀溶解后，静置2-6h后，将混合溶液加入到静电纺丝机中，进行静电纺丝，静电纺丝的流量为0.2-0.8mL/h，静电纺丝的电压为7-10kV，纺丝结束后，得到抗菌消毒纳米纤维医用敷料。

实施例1

(1)向烧瓶中加入甲苯溶剂，使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米氧化锌进行表面改性，反应结束后，得到氨基化氧化锌；

(2)向烧瓶中加入去离子水和氨基化氧化锌，超声分散，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸，加入的氨基化氧化锌、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸的质量比为100:2.5:2:200，搅拌混合均匀，在15℃发生酰胺化反应，酰胺化反应的时间为24h，反应结束后，置于去离子水中透析，真空冷冻干燥，得到组氨酸改性氧化锌；

(3)向烧瓶中加入去离子水溶剂、高碘酸钠和纳米纤维素，搅拌混合均匀，在避光条件下35℃进行选择性氧化，氧化的时间为15min，反应结束后，抽滤，离心，使用去离子水洗涤，干燥，得到醛基化纤维素；

(4)向三口烧瓶中加入甲醇溶剂和组氨酸改性氧化锌，超声分散，再加入醛基化纤维素，搅拌混合均匀后，加入氢氧化钠，加入的组氨酸改性氧化锌、醛基化纤维素和氢氧化钠的质量比为5:100:4，在20℃发生席夫碱反应，席夫碱反应的时间为5h，反应结束后，洗涤，过滤，干燥，得到组氨酸改性氧化锌接枝纤维素；

(5)向烧杯中加入去离子水和组氨酸改性氧化锌接枝纤维素，搅拌混合均匀溶解后，静置2h后，将混合溶液加入到静电纺丝机中，进行静电纺丝，静电纺丝的流量为0.2mL/h，静电纺丝的电压为7kV，纺丝结束后，得到抗菌消毒纳米纤维医用敷料。

实施例2

(1)向烧瓶中加入甲苯溶剂，使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米氧化锌进行表面改性，反应结束后，得到氨基化氧化锌；

(2)向烧瓶中加入去离子水和氨基化氧化锌，超声分散，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸，加入的氨基化氧化锌、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸的质量比为100:3:3:220，搅拌混合均匀，在20℃发生酰胺化反应，酰胺化反应的时间为30h，反应结束后，置于去离子水中透析，真空冷冻干燥，得到组氨酸改性氧化锌；

(3)向烧瓶中加入去离子水溶剂、高碘酸钠和纳米纤维素，搅拌混合均匀，在避光条件下40℃进行选择性氧化，氧化的时间为20min，反应结束后，抽滤，离心，使用去离子水洗涤，干燥，得到醛基化纤维素；

(4)向三口烧瓶中加入甲醇溶剂和组氨酸改性氧化锌，超声分散，再加入醛基化纤维素，搅拌混合均匀后，加入氢氧化钠，加入的组氨酸改性氧化锌、醛基化纤维素和氢氧化钠的质量比为7:100:5，在25℃发生席夫碱反应，席夫碱反应的时间为6h，反应结束后，洗涤，过滤，干燥，得到组氨酸改性氧化锌接枝纤维素；

(5)向烧杯中加入去离子水和组氨酸改性氧化锌接枝纤维素，搅拌混合均匀溶解后，静置4h后，将混合溶液加入到静电纺丝机中，进行静电纺丝，静电纺丝的流量为0.4mL/h，静电纺丝的电压为8kV，纺丝结束后，得到抗菌消毒纳米纤维医用敷料。

实施例3

(1)向烧瓶中加入甲苯溶剂，使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米氧化锌进行表面改性，反应结束后，得到氨基化氧化锌；

(2)向烧瓶中加入去离子水和氨基化氧化锌，超声分散，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸，加入的氨基化氧化锌、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸的质量比为100:3.5:4:260，搅拌混合均匀，在35℃发生酰胺化反应，酰胺化反应的时间为45h，反应结束后，置于去离子水中透析，真空冷冻干燥，得到组氨酸改性氧化锌；

(3)向烧瓶中加入去离子水溶剂、高碘酸钠和纳米纤维素，搅拌混合均匀，在避光条件下45℃进行选择性氧化，氧化的时间为25min，反应结束后，抽滤，离心，使用去离子水洗涤，干燥，得到醛基化纤维素；

(4)向三口烧瓶中加入甲醇溶剂和组氨酸改性氧化锌，超声分散，再加入醛基化纤维素，搅拌混合均匀后，加入氢氧化钠，加入的组氨酸改性氧化锌、醛基化纤维素和氢氧化钠的质量比为9:100:7，在35℃发生席夫碱反应，席夫碱反应的时间为8h，反应结束后，洗涤，过滤，干燥，得到组氨酸改性氧化锌接枝纤维素；

(5)向烧杯中加入去离子水和组氨酸改性氧化锌接枝纤维素，搅拌混合均匀溶解后，静置5h后，将混合溶液加入到静电纺丝机中，进行静电纺丝，静电纺丝的流量为0.6mL/h，静电纺丝的电压为9kV，纺丝结束后，得到抗菌消毒纳米纤维医用敷料。

实施例4

(1)向烧瓶中加入甲苯溶剂，使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米氧化锌进行表面改性，反应结束后，得到氨基化氧化锌；

(2)向烧瓶中加入去离子水和氨基化氧化锌，超声分散，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸，加入的氨基化氧化锌、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸的质量比为100:4:5:280，搅拌混合均匀，在45℃发生酰胺化反应，酰胺化反应的时间为48h，反应结束后，置于去离子水中透析，真空冷冻干燥，得到组氨酸改性氧化锌；

(3)向烧瓶中加入去离子水溶剂、高碘酸钠和纳米纤维素，搅拌混合均匀，在避光条件下50℃进行选择性氧化，氧化的时间为30min，反应结束后，抽滤，离心，使用去离子水洗涤，干燥，得到醛基化纤维素；

(4)向三口烧瓶中加入甲醇溶剂和组氨酸改性氧化锌，超声分散，再加入醛基化纤维素，搅拌混合均匀后，加入氢氧化钠，加入的组氨酸改性氧化锌、醛基化纤维素和氢氧化钠的质量比为10:100:8，在40℃发生席夫碱反应，席夫碱反应的时间为10h，反应结束后，洗涤，过滤，干燥，得到组氨酸改性氧化锌接枝纤维素；

(5)向烧杯中加入去离子水和组氨酸改性氧化锌接枝纤维素，搅拌混合均匀溶解后，静置6h后，将混合溶液加入到静电纺丝机中，进行静电纺丝，静电纺丝的流量为0.8mL/h，静电纺丝的电压为10kV，纺丝结束后，得到抗菌消毒纳米纤维医用敷料。

对比例1

(1)向烧瓶中加入甲苯溶剂，使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米氧化锌进行表面改性，反应结束后，得到氨基化氧化锌；

(2)向烧瓶中加入去离子水和氨基化氧化锌，超声分散，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸，加入的氨基化氧化锌、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸的质量比为100:1.5:1:150，搅拌混合均匀，在30℃发生酰胺化反应，酰胺化反应的时间为30h，反应结束后，置于去离子水中透析，真空冷冻干燥，得到组氨酸改性氧化锌；

(3)向烧瓶中加入去离子水溶剂、高碘酸钠和纳米纤维素，搅拌混合均匀，在避光条件下40℃进行选择性氧化，氧化的时间为20min，反应结束后，抽滤，离心，使用去离子水洗涤，干燥，得到醛基化纤维素；

(4)向三口烧瓶中加入甲醇溶剂和组氨酸改性氧化锌，超声分散，再加入醛基化纤维素，搅拌混合均匀后，加入氢氧化钠，加入的组氨酸改性氧化锌、醛基化纤维素和氢氧化钠的质量比为3.5:100:3，在30℃发生席夫碱反应，席夫碱反应的时间为7h，反应结束后，洗涤，过滤，干燥，得到组氨酸改性氧化锌接枝纤维素；

(5)向烧杯中加入去离子水和组氨酸改性氧化锌接枝纤维素，搅拌混合均匀溶解后，静置4h后，将混合溶液加入到静电纺丝机中，进行静电纺丝，静电纺丝的流量为0.1mL/h，静电纺丝的电压为8kV，纺丝结束后，得到抗菌消毒纳米纤维医用敷料。

对比例2

(1)向烧瓶中加入甲苯溶剂，使用3-氨丙基三乙氧基硅烷对纳米氧化锌进行表面改性，反应结束后，得到氨基化氧化锌；

(2)向烧瓶中加入去离子水和氨基化氧化锌，超声分散，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸，加入的氨基化氧化锌、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和组氨酸的质量比为100:5:5.5:320，搅拌混合均匀，在40℃发生酰胺化反应，酰胺化反应的时间为45h，反应结束后，置于去离子水中透析，真空冷冻干燥，得到组氨酸改性氧化锌；

(3)向烧瓶中加入去离子水溶剂、高碘酸钠和纳米纤维素，搅拌混合均匀，在避光条件下45℃进行选择性氧化，氧化的时间为25min，反应结束后，抽滤，离心，使用去离子水洗涤，干燥，得到醛基化纤维素；

(4)向三口烧瓶中加入甲醇溶剂和组氨酸改性氧化锌，超声分散，再加入醛基化纤维素，搅拌混合均匀后，加入氢氧化钠，加入的组氨酸改性氧化锌、醛基化纤维素和氢氧化钠的质量比为15:100:14，在30℃发生席夫碱反应，席夫碱反应的时间为9h，反应结束后，洗涤，过滤，干燥，得到组氨酸改性氧化锌接枝纤维素；

(5)向烧杯中加入去离子水和组氨酸改性氧化锌接枝纤维素，搅拌混合均匀溶解后，静置5h后，将混合溶液加入到静电纺丝机中，进行静电纺丝，静电纺丝的流量为0.9mL/h，静电纺丝的电压为9kV，纺丝结束后，得到抗菌消毒纳米纤维医用敷料。

采用抑菌圈法对样品进行抗菌性能的测试，制备液体培养基和平板培养基，将大肠杆菌接种到种子培养基中，恒温培养12h得到种子液，使用生理盐水稀释到10