一种具有抗菌活性的载药膜及其制备方法与流程

本发明涉及一种将抗菌药物与氧化石墨烯复合，并使复合膜表现出良好抗菌效果的制备方法，概括地讲，本发明是将氧化石墨烯胶体与抗菌药物溶液均匀混合，不添加其它任何生物相容高分子材料和有机溶剂，直接将混合液经过真空干燥处理，制备一种氧化石墨烯-抗菌药物复合膜的方法。

背景技术：

皮肤及软组织感染是社区和临床常见的感染类型之一，病原体非常复杂和多样性，包括格兰阳性菌、格兰阴性菌、真菌、分枝杆菌和厌氧菌，普通的抗菌药物很难完全覆盖这些病原体。如果诊治不当，会造成感染深入组织，引起坏死甚至残肢，乃至危及生命。目前应用于皮肤及软组织感染的治疗手段并不是很多，以局部用药为主，如多采用消毒防腐剂(如碘伏)，但是碘伏临床效果不佳；此外，对于家庭常备外用药创可贴，如果创伤时间超过24h，伤口有流脓流水等分泌物时，或者伤口面积较大时是不适合直接使用的，需在伤口涂抹抗菌药膏后再实行包扎处理。

石墨烯及衍生物具有独特的结构、物理化学性质及生物学性质，近年来在生物医学领域受到关注，包括材料的抗微生物活性及药物载体。由氧化石墨烯或还原氧化石墨烯纳米片组装形成的石墨烯基纸质/膜材料对格兰阴性菌和格兰阳性菌表现出抑制作用，有望成为新型抗菌剂。氧化石墨烯的二维平面结构使其具有超大的比表面积，芳香环平面使其具有芳香族化合物的能力，二维平面上的含氧亲水基团，拥有良好的水溶性和化学可调性，能在溶液状态下实现与其它物质分子包括药物分子实现键合，从而制备性能优异的复合材料。

目前制备石墨烯基复合膜的方法很多，包括水/溶剂热法，共沉淀法，微波辅助合成法，溶胶凝胶法，原位自组装法，离位杂化法等。制备具有载药功能的抗菌膜的方法多采用静电纺丝方法。zl201610034514.8公开了一种简单易操作的集掺杂和成膜为一体的制备方法，即通过溶液共混结合低温阶梯加热过程，制备石墨烯基复合膜。但未涉及医用。

本发明在于采用提出采用溶剂蒸发自组装成膜方法，制备担载抗菌药物的石墨烯基复合膜，采用本发明提出的制备方法所得到的氧化石墨烯-抗菌药物具有易规模化制备、操作工艺简便、成本低、兼具抗菌活性和生物相容性的优点，有望拥有更大的应用前景和实用价值。

技术实现要素：

本发明提出了一种具有抗菌活性的载药膜及其制备方法，该方法从以上背景出发，将抗菌药物和氧化石墨烯进行了有效的结合，复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出了优异的抗菌活性，并均具有生物相容性。

一种具有抗菌活性的载药膜的制备具体步骤如下：

1)利用改进的hummers方法，制备氧化石墨烯胶体；

2)取一定量的氧化石墨烯胶体加水稀释到浓度为1-6mg/ml，之后在超声波清洗机中超声分散；

3)将抗菌药物用少量溶剂进行稀释；

4)将稀释的氧化石墨烯溶液和抗菌药物稀溶液按一定比例混合并经机械搅拌和超声分散，获得氧化石墨烯-抗菌药物均匀混合液；

5)将复合材料混合溶液转移至玻璃皿中低真空干燥，得到氧化石墨烯-抗菌药物复合膜。

本发明中，步骤1)中的氧化石墨烯胶体制备，取样干燥后计算氧化石墨烯胶体浓度。

本发明中，步骤2)中的超声分散，超声时间为10-30分钟。

本发明中，步骤3)中的抗菌药物为喹诺酮类、大环内酯类、四环素类、氨基糖苷类中的一类；

本发明中，步骤3)中的溶剂为去离子水、乙醇、丙酮、醋酸、甲醇、乙酸乙酯等的一种，抗菌药物和溶剂的比例为1:1-1:20，优选1:10。

本发明中，步骤4)中氧化石墨烯和抗菌药物的比例是10:1-1:1，优选10:1mg/ml。

本发明中，步骤4)机械搅拌时间为30分钟。

本发明中，步骤4)超声分散时间为20分钟。

本发明中，步骤5)中60℃下干燥12小时，真空度为0.06mpa，箱内冷却至室温后，用镊子小心取下玻璃器皿中的复合膜，即制得氧化石墨烯-抗菌药物复合膜。

综上所述，一种具有抗菌活性的载药膜，其特征在于，结合x-射线衍射(xrd)、傅立叶变换红外光谱(ftir)测试发现，复合膜为抗菌药物与氧化石墨烯的复合物；通过扫描电子显微镜(sem)观察，氧化石墨烯呈现出典型边缘、褶皱和折叠结构，与抗菌药物复合后，氧化石墨烯片层的边缘结构更加明显；采用抑菌环法测定材料的抗菌效果，发现复合膜对格兰阳性菌、格兰阴性菌均表现出明显的强抗菌性；动物实验表明，复合膜生物相容性良好。

附图说明：

图1是实施实例中氧化石墨烯、氧化石墨烯-抗菌药物复合膜的xrd图。

图2是实施实例中氧化石墨烯、氧化石墨烯-抗菌药物复合膜的ftir谱图。

图3.1是实施实例中氧化石墨烯膜表面的sem图像。

图3.2是实施实例中氧化石墨烯-抗菌药物复合膜表面的sem图像。

具体实施方式：

实施实例：

制备一种具有抗菌活性的载药膜实验条件及参数如下：

1)在锥形瓶中混合240ml浓硫酸和26ml的浓硝酸后加入2g石墨，搅拌均匀，放入水浴锅中加热到35℃后加入12g高锰酸钾；继续加热到50℃保温12h；冷却至室温，用冰袋降温到0℃，加水至400ml；逐滴加入双氧水至溶液呈亮黄色；倒入离心管离心一次，而后用稀盐酸洗涤离心1-3次，最后用水洗5次以上得到中性的氧化石墨烯胶体。

2)计算氧化石墨烯胶体浓度，加入适量的去离子水配成6mg/ml体积浓度的氧化石墨烯稀释液，将溶液超声10分钟；

3)称取一定质量的抗菌药物粉末，加入比例为1:10的溶剂配成一定浓度的抗菌药物溶液，氧化石墨烯和抗菌药物的比例是10:1mg/ml，将溶液机械搅拌30分钟后超声20分钟，使混合均匀；

4)将混合溶液移至玻璃皿中，放入干燥箱60℃下干燥12小时，真空度为0.06mpa，箱内冷却至室温后，用镊子小心取下玻璃器皿中膜材料，得到氧化石墨烯-抗菌药物复合膜。

根据上述发明所举的方法，可以制备出具有抗菌活性的载药膜，其特征如下：

1)对所制备的样品进行x-线衍射(xrd)分析，结合对比标准衍射峰pdf卡片，可以看到氧化石墨烯和氧化石墨烯-抗菌药物复合膜，在2θ＝10.5°处出现了c(002)晶面特征衍射峰位，在15-25°范围内出现的衍射峰位可归属为样品中的抗菌药物分子结构，而25-50°范围的几个明显的衍射峰则来自于测试过程中使用的橡皮泥峰，非复合膜样品的特征峰。

2)用傅里叶变换红外光谱仪(ftir)对样品进行分析。结果表明，红外光谱中，3428cm^-1为oh^-的特征吸收峰，1734cm^-1处属于羧酸中的c＝o键的伸缩振动峰，1624cm^-1处属于芳香族c＝c特征峰，1390cm^-1处出现c-oh中的o-h键，1228cm^-1与1046cm^-1处应分别对应于环氧基c-o-c中碳氧键的对称与非对称伸缩振动吸收峰，1162cm^-1是c-o的伸缩振动吸收峰，853cm^-1处是c-n吸收峰。从键合情况可以看出，天然石墨已经被氧化；相比之下，担载药物分子的氧化石墨烯的在1734cm^-1处c＝o、1228cm^-1与1046cm^-1处c-o-c吸收峰明显减弱，说明所添加的药物分子不仅通过共价键或静电吸引，与氧化石墨烯的含氧官能团发生相互作用，而且在一定程度上原位还原了氧化石墨烯。

3)为了获得复合膜的表面形貌特征，我们对所制备的样品进行了扫描电子显微镜(sem)观察。结果表明，氧化石墨烯膜呈现出典型的边缘、褶皱和折叠结构，而且与抗菌药物复合后，氧化石墨烯片层的边缘结构更加明显。

4)为了检测复合膜的抗菌效果，我们采用抑菌环法测定抗菌性。结果表明，无论是格兰阴性和格兰阳性菌，载药复合膜均显示出明显的抑菌环，具有强抗菌性，直径分别为26mm(金黄色葡萄球菌)和28mm(大肠杆菌)。

5)取新生三天的大鼠，背部用75％酒精消毒后，划定大小为6mm的伤口，沿着边线全层切除皮肤，深至肌筋膜，然后将上述氧化石墨烯载药膜敷在伤口处并固定、包扎。经7天、14天，观察伤口愈合情况，测量伤口，评估复合抗菌膜的生物相容性。结果显示，同空白组(未敷敷料的裸露伤口)一样，经14天，伤口全部愈合，敷药的小鼠伤口愈合更完整。