本发明属生物医用材料技术领域，特别是涉及一种魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的制备方法。
背景技术：
医用敷料是指用以覆盖疮疤、伤口或其他损害的医用材料。传统的医用敷料如纱布、合成纤维等对创面渗出液具有很好的吸收性能，经济易得，但通透性太高，容易使创面失水，粘着创面，更换时会造成二次机械性损伤和交叉感染。1962年，英国winter博士提出“伤口湿性愈合理论”，指出湿性环境可促进伤口上皮细胞生长，增强白细胞杀菌能力，激活多种酶的清创抗炎活力，避免干燥引起的瘢痕生长，从而加速伤口愈合，该理论的提出大大促进了医用敷料技术的发展。近年来，利用天然高分子材料的生物相容性、无毒副作用、易降解等特点制备医用敷料已成为热点。
魔芋葡甘聚糖(konjacglucomannan,kgm)是一种天然高分子多糖，由葡萄糖和甘露糖按一定的摩尔比通过β-1,4糖苷键和β-1,3糖苷键键合形成具有空隙的双螺旋结构，该结构中存在着大量亲水的乙酰基团，这种结构使魔芋葡甘聚糖具有良好的吸水性、凝胶性和人体相容性。在加碱和加热的条件下，魔芋葡甘聚糖水溶液化发生皂化反应而脱去乙酰基形成热不可逆凝胶，该凝胶具有一定的吸水性和保水性，且力学性能和热稳定性比水溶液有很大提高。
纳米银是由纳米级金属银微粒组成的粉体，微小的颗粒和较大的表面积使其具有超强的活性及渗透性，可轻易进入细菌和病原体细胞，扰乱正常代谢而达到杀菌的作用。
以魔芋葡甘聚糖为原料制备的医用敷料由于具有优异的吸湿性和透气性适用于渗出液较多的伤口，但魔芋葡甘聚糖敷料的抗菌能力较弱，其多糖结构更是容易滋生细菌，致使伤口感染从而限制其使用范围和使用效果。
公开号为cn102389584a的中国专利介绍了一种魔芋海绵医用敷料及其制备方法，以魔芋精粉为原料，蒸馏水为溶剂，在高速搅拌和高温下制备溶液，通过低温和真空干燥技术成形，采用氢氧化钠乙醇溶液固化处理，并经切割、分装、灭菌制得魔芋海绵医用敷料。该发明通过控制魔芋精粉的纯度和分子量以及魔芋精粉的水溶液浓度，以得到吸湿性、透气性、柔软度、弹性、韧性和强度综合性能优异的产品，用于治疗手术伤口、烧烫伤创面等皮肤创伤，但该魔芋海绵医用敷料没有抗菌能力，也不能解决自身降解时细菌滋生问题。另外，该发明将魔芋精粉先冷冻干燥成型后用碱固化，所得敷料的孔隙均匀度和力学性能不够理想，会影响临床使用效果。
公开号为cn102389584a的中国专利介绍了一种魔芋葡甘聚糖止血海绵及其制备方法，将魔芋微粉加到去离子水中加热溶解，加入碳酸氢钠、吐温80和甘油，搅拌产生泡沫，然后加入乙醇固化，所得溶液经预冻、真空干燥、切割、包装、灭菌得到产品。该发明以纯度和黏度更好的魔芋微粉为原料，通过调节碳酸氢钠、吐温80和甘油的量制备出孔径均匀、柔韧性好、透气率和吸水率高的魔芋海绵，主要用于止血，有助于修复组织损伤，但也没有解决抗菌问题，并且制备中需要用到真空冷冻干燥设备，生产耗能高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的制备方法，以得到抗菌性强、孔径均匀、力学性能优越、透气率和吸水率高的魔芋葡甘聚糖医用敷料，用于疮疤、伤口等多种皮肤损伤。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：0.2～1的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至弱碱性，升温至70℃，在搅拌的条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应一段时间得到纳米银水溶液；
2)向步骤1)中的纳米银水溶液中加入氢氧化钠并搅拌均匀，得到氢氧化钠浓度为0.1mol/l的纳米银基液；
3)将魔芋精粉与无水硫酸钠按1：0.1～0.2的质量比混匀得混合物，按魔芋精粉质量与纳米银基液体积为1：50～100的比例将混合物加入到步骤2)中的纳米银基液中，快速搅拌均匀后静置成型，得到凝胶，将所述凝胶置于-4℃条件下冷冻10h以上，取出后解冻得到海绵，用清水反复洗涤海绵至中性，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵；
4)将步骤3)的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵进行切割、包装，然后经co60辐照灭菌，得到魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料。
上述的方法，其特征在于，所述步骤1)中用氢氧化钠调节混合溶液的ph值至8～9。
上述的方法，其特征在于，所述步骤1)中弱碱性的混合溶液的搅拌速度为300r/min～500r/min。
上述的方法，其特征在于，所述步骤1)中弱碱性的混合溶液停止滴入硝酸银溶液后，继续反应1h～2h。
本发明以葡萄糖为还原剂、聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，采用水相化学还原法将硝酸银溶液中的银离子还原为纳米银，得到高浓度和高纯度的纳米银水溶液该反应过程以溶液颜色突变作为反应判断终点，提高了反应效率；然后向纳米银水溶液加入一定量的碱得到纳米银基液，纳米银基液直接与魔芋精粉进行反应，简化制备步骤，使纳米银的有效反应量达到最大化，以发挥其抗菌性能；并且参与反应的葡萄糖、聚乙烯吡咯烷酮等均与人体有良好的生物相容性，无不良毒副作用。
纳米银基液与魔芋精粉混合后，魔芋葡甘聚糖大分子发生脱乙酰反应，分子间的空间位阻减少，形成结构致密和力学性能更佳的海绵，但海绵在形成过称中容易收缩变形，使得部分空洞结构塌陷，导致孔径均匀度变差，进而影响其吸水性和透气性。因此在加入魔芋精粉的同时加入致孔剂无水硫酸钠，无水硫酸钠在反应液中吸水形成水合晶体，经冻融法作用后在魔芋葡甘聚糖海绵中形成均匀孔道，以减少孔洞塌陷，克服凝胶结构中的内应力，使凝胶结构更为紧密，硫酸钠在凝胶解冻后随着水溶液流出，清水洗涤海绵可进一步减少硫酸钠残留，最终得到具有一定机械强度、孔隙均匀的海绵。
本发明先用还原法制备纳米银，再让纳米银直接参与魔芋葡甘聚糖的脱乙酰反应，大大提高了魔芋海绵的载银量和抗菌性能，然后采用冻融法制备魔芋葡甘聚糖海绵，经切割、包装、灭菌，得到魔芋葡甘聚糖医用敷料，工艺简单高效，设备要求低，生产耗能少，易于工业生产。本发明得到魔芋葡甘聚糖医用敷料孔隙均匀、硬度和弹性佳、抗菌性高、吸水性能和保水性能优越、对人体无不良危害。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料吸水率计算：取干燥的海绵准确称量m0，浸入纯净水中2h后取出，用滤纸吸去海绵表面水分，称量海绵的质量m。
吸水率(％)＝(m-m0)/m0×100％
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料力学性能考察：用魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料为测试样品，以未加致孔剂无水硫酸钠魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料作为对照，用万能材料试验机测定两种敷料的弹性，硬度等物理性质，设定参数：测试前速度2mm/s,测试速度5mm/s，测试后速度10mm/s。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料抗菌性考察：选取大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌作为抗菌性能测试菌种，用魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料为测试样品，以未载纳米银的魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料作为对照，通过定时暴露法测试抗菌性能。
大肠杆菌培养基：胰蛋白胨10g/l，酵母浸膏5g/l，nacl10g/l，琼脂20g/l(固体培养基)，调节ph至7，121℃灭菌20min。
金黄色葡萄球菌培养基：牛肉膏3g/l，蛋白胨5g/l，nacl50g/l，琼脂20g/l(固体培养基)，调节ph至7.4，121℃灭菌20min。
枯草芽孢杆菌培养基：葡萄糖20g/l，蛋白胨15g/l，牛肉膏0.5g/l，nacl5g/l，琼脂20g/l，调节ph至7,，121℃灭菌20min。
将魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料及未载纳米银魔芋葡甘聚糖医用敷料压成同厚度薄片，然后裁剪成直径为15㎜的圆片，再用紫外灯照射20min杀菌；将两种敷料圆片分别放入250ml无菌带塞广口瓶中，以未载纳米银魔芋葡甘聚糖医用敷料为空白对照组，在圆片表面滴加0.05ml菌液，塞紧瓶塞，室温下暴露24h，然后分别向两组广口瓶加入50ml的中磷酸盐缓冲液(浓度为0.03mol/l)，静置5min，300r/min充分震荡2min，取洗脱液做梯度浓度稀释，吸取0.1ml菌液进行琼脂平板涂布，37℃下培养48h后进行菌落计数，每组做三个平行，选取平均值计算0.1ml细菌原液中的细菌数。用抑菌率来评价敷料的抗菌效果。a为暴露24h后从魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料上回收的菌落数；b为暴露24h从未载纳米银魔芋葡甘聚糖医用敷料上回收的菌落数。
抑菌率(％)＝(b-a)/b×100％
具体实施方式
实施例1：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：0.2的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至8，升温至70℃，在300r/min的搅拌条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应1h后得到纳米银水溶液；
2)向步骤1)中的纳米银水溶液中加入氢氧化钠并搅拌均匀，得到氢氧化钠浓度为0.1mol/l的纳米银基液；
3)将魔芋精粉与无水硫酸钠按1：0.1的质量比混匀得混合物，按魔芋精粉质量与纳米银基液体积为1：50的比例将混合物加入到步骤2)中的纳米银基液中，快速搅拌均匀后静置成型，得到凝胶，将所述凝胶置于-4℃条件下冷冻10h以上，取出后解冻得到海绵，用清水反复洗涤海绵至中性，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵；
4)将步骤3)的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵进行切割、包装，然后经co60辐照灭菌，得到魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料。
本实施例制备的敷料表面平整光滑，孔隙均匀，吸水率为791％。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料力学性能如表1-1所示。
表1-1魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的力学性能
由表1-1可知，未加致孔剂魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料因孔隙塌陷，结构更为致密，故硬度较高；而魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的孔隙均匀，结构较疏松，弹性和恢复力更佳。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料抗菌性能如表1-2所示。
表1-2魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的抑菌率
由表1-2可知，魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料对3种细菌的抑菌率均超过99％，表明魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料对3种细菌均具有良好的抗菌效果，其中对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好。
实施例2：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：0.5的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至8，升温至70℃，在400r/min的搅拌条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应1.5h后得到纳米银水溶液；
2)向步骤1)中的纳米银水溶液中加入氢氧化钠并搅拌均匀，得到氢氧化钠浓度为0.1mol/l的纳米银基液；
3)将魔芋精粉与无水硫酸钠按1：0.15的质量比混匀得混合物，按魔芋精粉质量与纳米银基液体积为1：70的比例将混合物加入到步骤2)中的纳米银基液中，快速搅拌均匀后静置成型，得到凝胶，将所述凝胶置于-4℃条件下冷冻10h以上，取出后解冻得到海绵，用清水反复洗涤海绵至中性，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵；
4)将步骤3)的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵进行切割、包装，然后经co60辐照灭菌，得到魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料。
本实施例制备的敷料表面平整光滑，孔隙均匀，吸水率为853％。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料力学性能如表1-1所示。
表2-1魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的力学性能
由表2-1可知，未加致孔剂魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料因孔隙塌陷，结构更为致密，故硬度较高；而魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的孔隙均匀，结构较疏松，弹性和恢复力更佳。与实施例1相比，两个测试项目的硬度都有所降低，弹性和恢复力性能则更好，可能因为实施例2中魔芋葡甘聚糖含量有所下降，而致孔剂无水硫酸钠的含量提高所致。综合考虑，魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的力学性能更优。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料抗菌性能如表1-2所示。
表2-2魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的抑菌率
由表2-2可知，魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料对3种细菌的抑菌率均超过99％，表明魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料对3种细菌均具有良好的抗菌效果，其中对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好。
实施例3：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：1的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至9，升温至70℃，在500r/min的搅拌条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应2h得到纳米银水溶液；
2)向步骤1)中的纳米银水溶液中加入氢氧化钠并搅拌均匀，得到氢氧化钠浓度为0.1mol/l的纳米银基液；
3)将魔芋精粉与无水硫酸钠按1：0.2的质量比混匀得混合物，按魔芋精粉质量与纳米银基液体积为1：80的比例将混合物加入到步骤2)中的纳米银基液中，快速搅拌均匀后静置成型，得到凝胶，将所述凝胶置于-4℃条件下冷冻10h以上，取出后解冻得到海绵，用清水反复洗涤海绵至中性，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵；
4)将步骤3)的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵进行切割、包装，然后经co60辐照灭菌，得到魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料。
本实施例制备的敷料表面平整光滑，孔隙均匀，吸水率为997％。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料力学性能如表3-1所示。
表3-1魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的力学性能
由表3-1可知，未加致孔剂魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料因孔隙塌陷，结构更为致密，故硬度较高；而魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的孔隙均匀，结构较疏松，弹性和恢复力更佳。与实施例2相比，两种敷料的硬度继续下降，而弹性和恢复力性能皆超过实施例2。综合考虑，魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的力学性能更优。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料抗菌性能如表3-2所示。
表3-2魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的抑菌率
由表3-2可知，魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料对3种细菌的抑菌率均超过99％，表明魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料对3种细菌均具有良好的抗菌效果，其中对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好。
实施例4：
1)将葡萄糖和聚乙烯吡咯烷酮按1：0.8的质量比溶于去离子水中制成葡萄糖质量浓度为1％的混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的ph至8，升温至70℃，在400r/min的搅拌条件下滴入0.05mol/l硝酸银溶液，当弱碱性的混合溶液颜色由亮黄变为灰棕色时，停止滴入硝酸银溶液，继续反应1h得到纳米银水溶液；
2)向步骤1)中的纳米银水溶液中加入氢氧化钠并搅拌均匀，得到氢氧化钠浓度为0.1mol/l的纳米银基液；
3)将魔芋精粉与无水硫酸钠按1：0.1的质量比混匀得混合物，按魔芋精粉质量与纳米银基液体积为1：100的比例将混合物加入到步骤2)中的纳米银基液中，快速搅拌均匀后静置成型，得到凝胶，将所述凝胶置于-4℃条件下冷冻10h以上，取出后解冻得到海绵，用清水反复洗涤海绵至中性，干燥后得到魔芋葡甘聚糖抗菌海绵；
4)将步骤3)的魔芋葡甘聚糖抗菌海绵进行切割、包装，然后经co60辐照灭菌，得到魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料。
本实施例制备的敷料表面平整光滑，孔隙均匀，吸水率为869％。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料力学性能如表4-1所示。
表4-1魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的力学性质
由表4-1可知，未加致孔剂魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料因孔隙塌陷，结构更为致密，故硬度较高；而魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的孔隙均匀，结构较疏松，弹性和恢复力更佳。与实施例3相比，由于魔芋葡甘聚糖含量的降低，两种敷料的硬度开始下降，弹性和恢复力也随之下降。综合考虑，魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的力学性能更优。
魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料抗菌性能如表4-2所示。
表4-2魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的抑菌率
由表4-2可知，魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料对3种细菌的抑菌率均超过99％，表明魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料对3种细菌均具有良好的抗菌效果，其中对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好。
以上所述，仅是本发明的较佳配料范围实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。