一种制备海藻酸钠-壳聚糖纳米级医用敷料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种制备海藻酸钠-壳聚糖纳米级医用敷料的制备方法属于天然生物高分子材料领域。本发明的步骤：将海藻酸钠和合成聚合物分散于乙醇溶液中，配制含有交联剂的壳聚糖溶液作为接收液，当海藻酸钠纤维被接收到壳聚糖溶液中后，交联剂使纤维发生交联，而壳聚糖的电解质属性使其通过静电作用吸附于海藻酸钠纤维表面，得到的海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维具有较好的透气性及抗菌止血效果，将其用于伤口敷料有利于创面组织的生长和再生，可加速伤口的愈合。该方法采用天然高分子基为原材料，成本低，无毒，生物相容性好。
【专利说明】一种制备海藻酸钠-壳聚糖纳米级医用敷料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天然生物高分子材料【技术领域】，涉及一种制备海藻酸钠-壳聚糖纳米级医用敷料的制备方法技术背景
[0002]壳聚糖(Chitosan，CS)是一种丰富的天然碱性多糖，在自然界经次于纤维素的第二大生物资源，具有良好的生物相容性、生物可降解性、人体亲和性以及抗菌、止血和促进伤口愈合等优异性能，使用后可自行吸收，不引起过敏，还能加速伤口愈合，对大面积烧伤有保护作用，能促进皮肤再生；用其生产的医用无纺布，可以在烧伤创面和供皮区使用，不仅起到覆盖、保护创面的作用，而且抗原性低。因此，壳聚糖生物敷料在近年越来越受到人们的重视，并作为人工皮肤、手术缝合线在生物医用领域中应用。
[0003]海藻酸盐(Alginate)是一种天然存在的高分子聚合物,其数量繁多，按颜色可粗分为红藻、褐藻、绿藻和蓝藻四大类，海藻酸盐最早被用于食品和饮料工业中，它可作为稳定剂、增稠剂和胶凝剂。由于它具有良好的生物相容性和生物降解性，因此在生物科技领域越来越受到人们的关注。
[0004]海藻酸钠是无臭、无味、淡黄色不定形粉末，是多极性、多羟基高分子化合物，与水有较强的亲和力，糊化性良好，加水膨化，吸湿性强，持水性好，不溶于有机溶剂，在pH为6~11间稳定性好，低于6时形成海藻酸凝胶，不溶于水；粘度在pH值为7时最大，但随温度的升高而显著下降。海藻酸钠中含有游离的羧基，性质活泼，具有很高的离子交换功能，海藻酸钠水溶液中加入Ca2+、Ba2+等二价阳离子后，海藻酸钠中的Na+与二价阳离子发生离子交换反应，形成离子交联水凝胶。
[0005]纳米纤维由于其具有非常高的体积-表面比，在组织工程、药物释放、医用敷料等领域具有较高的利用价值。静电纺丝技术是制备纳米纤维简单而有效的方法。它是一种使带电荷的聚合物溶液或熔体射流在静电场中拉伸，制备聚合物超细纤维方法。在外加电场达到一定临界值时，射流就会从喷丝口喷射而出，同时溶剂挥发，射流固化，形成超细纤维。目前医用敷料在使用上有诸多不便之处，有的敷料使用不可降解的材料作为支架材料，造成医源性污染；同时，敷料吸收创面渗出液同时和创面发生粘连，造成揭除时损伤新生组织，给患者带来了极大的痛苦。而纳米纤维膜制成的医用敷料有利于伤口渗出液的蒸发，有利于氧气透过，也有利于创面组织的生长和再生，从而可加速伤口的愈合，近年来，将纳米纤维无纺布用于医用敷料已越来越广泛。
【发明内容】
[0006]本发明的目的之一设计一种可用于接收海藻酸钠基电纺丝纤维的接收装置；
[0007]本发明的目的之二利用电纺丝法制备海藻酸钠壳聚糖复合聚电解质纳米纤维；
[0008]本发明的目的之三提高一种可快速交联海藻酸钠的溶液配方，并用于纺丝接收；
[0009]本发明的目的之四利用交联溶液交联海藻酸钠，获得具有良好力学性能的复合聚电解质纤维；
[0010]本发明的目的之五制备了一种天然产物基可生物降解纳米纤维膜材料作为医用敷料的应用。
[0011]本发明的原理:海藻酸钠由于其在水溶液中分子链伸展，分子间链缠结少，分子间相互作用力弱，导致其利用电纺丝技术很难形成纳米纤维。本发明通过海藻酸钠与合成聚合物共混纺丝，利用聚合物载体作用，制备海藻酸钠纳米纤维；当海藻酸钠纳米纤维落入自制的壳聚糖接收液中，溶液中的交联剂使海藻酸钠纳米纤维发生交联，由于壳聚糖是聚阳电解质，海藻酸钠是聚阴电解质，两者之间的相互静电作用，使壳聚糖吸附在海藻酸钠纤维表面，成功的制备了海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维。
[0012]本发明的接收装置:将含有交联剂的壳聚糖接收液倾倒入带有过滤网的控温槽内，在纺丝过程中，可以调节控温槽来改变接收液的温度，以便获得性能最佳的海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维。
[0013]本发明是一种制备海藻酸钠-壳聚糖纳米级医用敷料的制备方法，其具体步骤如下:
[0014]I)海藻酸钠纺丝溶液的配制:将海藻酸钠粉末和合成聚合物混合物溶解于体积分数为10%~50%的乙醇水溶液中，配成重量百分比为3~12wt%的溶液，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的海藻酸钠电纺丝溶液。
[0015]2)壳聚糖接收溶液配制:将壳聚糖粉末溶解于体积分数为1%~3%乙酸溶液中，配成重量比为4~10被％的溶液，向其中加入交联剂，交联剂的含量为5~15wt%，搅拌，至完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的壳聚糖接收溶液；
[0016]3)纤维制备步骤:将步骤I)中配制的海藻酸钠纺丝溶液加入溶液供给装置中(图1)，调整电压为15~30kV ;喷丝头到接收装置的距离为15~20cm ;喷丝头纺丝溶液的流量为0.5~2.0mL/h ;纺丝温度为25°C;启动装置进行静电纺丝，在一定的接收温度下，交联剂交联海藻酸钠纳米纤维，壳聚糖通过静电作用吸附到海藻酸钠纤维表面，成功的获得海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维。
[0017]步骤I)所述的合成聚合物为聚氧乙烷(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚己内酯(PCL);其中海藻酸钠和合成聚合物的质量比为3: 7~7: 3;
[0018]步骤2)所述的交联剂为CaCl2、MgCl2、BaCl2、戊二醛、京尼平、二乙烯基砜、碳化二亚胺、三聚磷酸钠中的一种或几种。
[0019]本发明方法的优点:
[0020]I)海藻酸钠纳米纤维经过交联后有较好的强度和保水性；
[0021]2)制备的海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维具有较好的抗菌止血效果，良好的透气性可以使其作为伤口敷料，有利于创面组织的生长和再生，可加速伤口的愈合；
[0022]3)采用天然高分子基为原材料，成本低，无毒，细胞相容性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明使用的装置示意图；
[0024]图2是本发明按实施例1制备所得纤维的扫描电镜图片；
[0025]图3是本发明按实施例2制备所得纤维的扫描电镜图片；
【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027](I)配制体积分数为20%的乙醇的水溶液；配制体积分数为1%的乙酸的水溶液
[0028](2)将海藻酸钠和聚氧乙烷按质量比为3: 7分散到20%的乙醇溶液中，溶液浓度为4wt%，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的海藻酸钠电纺丝溶液。
[0029](3)将分子量为5X 104g/mol的壳聚糖粉末分散到I %的乙酸溶液中，溶液浓度为5wt%，向溶液中加入CaCl2作为交联剂，浓度为5%，搅拌，以致完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的壳聚糖接收溶液；
[0030](4)将配制好的海藻酸钠纺丝溶液加入溶液供给装置中，调整电压为20kV ;喷丝头到接收装置的距离为15cm ;喷丝头纺丝溶液的流量为0.5mL/h ;纺丝温度为25°C;接收装置温度为25°C。启动装置进行静电纺丝，在接收装置中获得海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维。将纤维真空干燥24h，以便充分除去溶剂，获得的纳米纤维可以作为伤口敷料使用，该纤维具有良好的透气性，抗菌止血，有利于创面组织的生长和再生，可加速伤口的愈合。
[0031]实施例2
[0032](I)配制体积分数为20%的乙醇的水溶液；配制体积分数为2%的乙酸的水溶液
[0033](2)将海藻酸钠和聚氧乙烷按质量比为3: 7分散到20%的乙醇溶液中，溶液浓度为4wt%，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的海藻酸钠电纺丝溶液。
[0034](3)将分子量为1.0X 105g/mol的壳聚糖粉末分散到2%的乙酸溶液中，溶液浓度为5wt%，向溶液中加入CaCl2作为交联剂，浓度为5%，搅拌，以致完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的壳聚糖接收溶液；
[0035](4)将配制好的海藻酸钠纺丝溶液加入溶液供给装置中，调整电压为20kV ;喷丝头到接收装置的距离为15cm ;喷丝头纺丝溶液的流量为0.5mL/h ;纺丝温度为25°C;接收装置温度为30°C。启动装置进行静电纺丝，在接收装置中获得海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维。将纤维真空干燥24h，以便充分除去溶剂，获得的纳米纤维可以作为伤口敷料使用，该纤维具有良好的透气性，抗菌止血，有利于创面组织的生长和再生，可加速伤口的愈合。
[0036]实施例3
[0037](I)配制体积分数为30%的乙醇的水溶液；配制体积分数为2%的乙酸的水溶液
[0038](2)将海藻酸钠和聚氧乙烷按质量比为4: 6分散到30%的乙醇溶液中，溶液浓度为4wt %，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的海藻酸钠电纺丝溶液。
[0039](3)将分子量为1.0X 105g/mol的壳聚糖粉末分散到2%的乙酸溶液中，溶液浓度为5wt%，向溶液中加入MgCl2作为交联剂，浓度为10%，搅拌，以致完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的壳聚糖接收溶液；
[0040](4)将配制好的海藻酸钠纺丝溶液加入溶液供给装置中，调整电压为25kV ;喷丝头到接收装置的距离为15cm ;喷丝头纺丝溶液的流量为0.5mL/h ;纺丝温度为25°C;接收装置温度为25°C。启动装置进行静电纺丝，在接收装置中获得海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维。将纤维真空干燥24h，以便充分除去溶剂，获得的纳米纤维可以作为伤口敷料使用，该纤维具有良好的透气性，抗菌止血，有利于创面组织的生长和再生，可加速伤口的愈合。
[0041]实施例4
[0042](I)配制体积分数为30%的乙醇的水溶液；配制体积分数为3%的乙酸的水溶液
[0043](2)将海藻酸钠和聚氧乙烷按质量比为4: 6分散到30%的乙醇溶液中，溶液浓度为4wt%，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的海藻酸钠电纺丝溶液。
[0044](3)将分子量为2.0X 105g/mol的壳聚糖粉末分散到2%的乙酸溶液中，溶液浓度为5wt%，向溶液中加入MgCl2作为交联剂，浓度为10%，搅拌，以致完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的壳聚糖接收溶液；
[0045](4)将配制好的海藻酸钠纺丝溶液加入溶液供给装置中，调整电压为25kV ;喷丝头到接收装置的距离为15cm ;喷丝头纺丝溶液的流量为0.5mL/h ;纺丝温度为25°C;接收装置温度为25°C。启动装置进行静电纺丝，在接收装置中获得海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维。将纤维真空干燥24h，以便充分除去溶剂，获得的纳米纤维可以作为伤口敷料使用，该纤维具有良好的透气性，抗菌止血，有利于创面组织的生长和再生，可加速伤口的愈合。
【权利要求】
1.一种制备海藻酸钠-壳聚糖纳米级医用敷料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)海藻酸钠纺丝溶液的配制:将海藻酸钠粉末和合成聚合物混合物溶解于体积分数为10%~50%的乙醇水溶液中，配成重量百分比为3~12wt%的溶液，然后将溶液充分搅拌，以致完全溶解，将溶液超声I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的海藻酸钠电纺丝溶液； (2)壳聚糖接收溶液配制:将壳聚糖粉末溶解于体积分数为1%~3%乙酸溶液中，配成重量比为4~1wt %的溶液，向其中加入交联剂，搅拌，至完全溶解，将溶液静置超声波I~2个小时使气泡全部析出即得到透明的壳聚糖接收溶液； (3)纤维制备步骤:将步骤(1)中配制的海藻酸钠纺丝溶液加入溶液供给装置中，调整电压为15~30kV ;喷丝头到接收装置的距离为15~20cm ;喷丝头纺丝溶液的流量为0.5~2.0mL/h ;纺丝温度为25°C;启动装置进行静电纺丝，在一定的接收温度下，交联剂交联海藻酸钠纳米纤维，壳聚糖通过静电作用吸附到海藻酸钠纤维表面，获得海藻酸钠-壳聚糖复合纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中合成聚合物为聚氧乙烷(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚己内酯(PCL);其中海藻酸钠和合成聚合物的质量比为3: 7~7: 3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中壳聚糖的分子量为5X14~2.5X105g/mol，脱乙酰度为≥90%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤⑵中交联剂为CaCl2、MgCl2、BaCl2、戊二醛、京尼平、二乙烯基砜、碳化二亚胺、三聚磷酸钠中的一种或几种，交联剂的含量为5 ~15wt % ο
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中接受装置的温度为25~60°C。
【文档编号】A61L15/28GK104069536SQ201410332254
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】孙开源 申请人:江苏开源康达医疗器械有限公司