抗菌和促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料的制备方法与流程

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种复合材料的制备方法，尤其涉及一种抗菌和促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料的制备方法。

背景技术：

伤口敷料是一种临床应用广泛的医用材料；作为一种与创口表面直接接触的材料，伤口敷料材料不仅要有吸收创伤口的细胞脓液、及时止血等基本功效，还要求其具有良好的生物相容性、抗菌、促进伤口愈合的作用。

壳聚糖来源广泛、生物相容性好、可生物降解是一种理想的伤口敷料用材料。以壳聚糖为基体的伤口敷料通过载药改性等被广泛的应用于临床止血、伤口愈合。

静电纺丝是制备纳米纤维有效的技术手段，通过静电纺丝技术制备的纳米纤维敷料，不仅使材料具有纳米级的尺寸，而且具有其它形式材料不可比拟的多孔性、大的比表面积、透气性和吸液性等特点，在用作伤口敷料时能够快速止血和防止疤痕产生的作用。

现有以壳聚糖为原料通过静电纺丝方式制备所得到的现有伤口敷料，仅仅是止血等基本作用，兼有的好处就是因为静电纺丝纺丝制备方法的优势使得纤维较细，因此具有多孔性、大的比表面积、从而使敷料产品具有更好的透气性和吸液性。然而，现有的伤口敷料不具备理疗功效。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种伤口敷料的制备方式，以便克服现有制备方式存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本发明提供一种抗菌和促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料的制备方法，可赋予伤口敷料材料特殊的理疗愈合功能，特别是在物理抗菌和远红外辐射促进伤口愈合方面效果更加明显。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种抗菌和促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料的制备方法，所述敷料是一种纳米纤维毡结构，所述制备方法包括：

步骤s1、将醋酸溶解后的壳聚糖和氧化石墨烯分散液在超声作用下混合均匀，加入引发剂在一定温度下反应4h，得到石墨烯接枝改性壳聚糖溶液，其中壳聚糖的溶液的质量百分数为1.5％。

步骤s2、向步骤s1得到石墨烯接枝改性壳聚糖分散液中加入还原剂在80～90℃反应12～24h，减压过滤，真空干燥24h后得到还原石墨烯-壳聚糖功能母料；

步骤s3、将步骤s2得到的还原石墨烯-壳聚糖功能母料，辅助组分，强化剂溶解、混合，通过静电纺丝技术喷丝成膜得到壳聚糖-石墨烯纳米纤维毡，一定温度下，在酸液中液相强化交联一定时间即得抗菌、促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料；

所述步骤s1中采用的是自由基接枝共聚反应，所用引发剂为2～10％的过硫酸铵水溶液；混合液中石墨烯与壳聚糖的质量百分比为5:1000～1:50，反应温度为60～80℃；

所述步骤s2中所用的还原剂包括维生素c、水合肼、氢氧化钠、氢碘酸中的至少一种，还原剂的质量百分浓度为7～10％；

所述步骤s3中所用的辅助组分包括聚乙烯醇、聚氧乙烯、明胶、丝素中的至少一种，辅助剂的用量为3～10％；

所用液相强化交联剂包括戊二醛、甲醛、京尼平，反应温度为70～90℃，反应时间为20～60min，酸液为0.1～1％的盐酸水溶液。

一种抗菌和促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料的制备方法，所述敷料是一种纳米纤维毡结构，所述制备方法包括：

步骤s1、将醋酸溶解后的壳聚糖和氧化石墨烯分散液在超声作用下混合均匀，加入引发剂反应，得到石墨烯接枝改性壳聚糖溶液；

步骤s2、向步骤s1得到石墨烯接枝改性壳聚糖分散液中加入还原剂在80～90℃反应12～24h，减压过滤，真空干燥后得到还原石墨烯-壳聚糖功能母料；

步骤s3、将步骤s2得到的还原石墨烯-壳聚糖功能母料，辅助组分，强化剂溶解、混合，通过静电纺丝技术喷丝成膜得到壳聚糖-石墨烯纳米纤维毡，在设定温度下，在酸液中液相强化交联设定时间即得抗菌、促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料。

作为本发明的一种实施方式，所述步骤s1中采用的是自由基接枝共聚反应，所用引发剂为2～10％的过硫酸铵水溶液；混合液中石墨烯与壳聚糖的质量百分比为5:1000～1:50，反应温度为60～80℃，反应时间为2～8h，；其中壳聚糖的溶液的质量百分数为0.5％～5％。

作为本发明的一种实施方式，所述步骤s2中所用的还原剂包括维生素c、水合肼、氢氧化钠、氢碘酸中的至少一种，还原剂的质量百分浓度为7～10％。

作为本发明的一种实施方式，所述步骤s2中，真空干燥8～24h后得到还原石墨烯-壳聚糖功能母料。

作为本发明的一种实施方式，所述步骤s2中所用的还原剂为维生素c。

作为本发明的一种实施方式，所述步骤s3中所用的辅助组分包括聚乙烯醇、聚氧乙烯、明胶、丝素中的至少一种，辅助剂的用量为3～10％。

作为本发明的一种实施方式，所述步骤s3中所用的辅助组分为聚乙烯醇。

作为本发明的一种实施方式，所述步骤s3中所用液相强化交联剂包括戊二醛、甲醛、京尼平中的至少一个，反应温度为70～90℃，反应时间为20～60min，酸液为0.1～1％的盐酸水溶液。

作为本发明的一种实施方式，所述液相强化交联剂为戊二醛，其质量百分浓度为2～7％。

本发明的有益效果在于：本发明提出的抗菌和促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料的制备方法，通过利用石墨烯对壳聚糖进行功能改性，在功能上，利用石墨烯的远红外发射特性和抗菌特性赋予伤口敷料材料的愈合理疗作用，促进创伤组织修复加速伤口愈合。在制备工艺上，通过自由基接枝共聚反应实现了在分子水平的化学改性，避免了传统物理共混所带来的石墨烯分散不均匀、纺丝困难的缺陷，同时通过具有生物相容性的辅助组分加入可以优化壳聚糖静电纺丝的可纺性，使静电纺丝工艺更加容易进行。所得产品根据石墨烯加入量不同，所得纳米纤维毡的远红外发射率85％-91％,远红外发射波长4-16μm，大肠杆菌抑菌率93-97％。

本发明采用壳聚糖为敷料的基体材料，利用石墨烯对其进行接枝改性，并通过静电纺丝技术制备得到了一种具有医用理疗功能的促伤口愈合敷料材料。该材料不仅具有壳聚糖基敷料材料的优点，而且通过石墨烯的加入，还赋予了敷料材料良好的远红外发射性能，这种远红外微波能够促进伤口的组织再生和修复，加快伤口愈合的速度，同时石墨烯的抗菌作用能够强化壳聚糖的抗菌效果，在临床创伤的治疗具有广阔的应用前景。

利用本发明制备方法制得的敷料材料，具有多孔性、比表面积大的特点，使敷料产品具有更好的透气性和吸液性，同时又有理疗促进愈合作用。

附图说明

图1为本发明一实施例中本发明制备方法的流程图。

图2为本发明一实施例所得到的壳聚糖石墨烯纳米纤维毡的电镜照片；其中a为低倍sem(扫描电子显微镜)，b为高倍sem。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

请参阅图1，本发明揭示了一种抗菌和促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料的制备方法，所述敷料是一种纳米纤维毡结构，所述制备方法包括：

【步骤s1】将醋酸溶解后的壳聚糖和氧化石墨烯分散液在超声作用下混合均匀，加入引发剂反应，得到石墨烯接枝改性壳聚糖溶液。

在本发明的一实施例中，加入引发剂反应4h(当然，反应时间也可以为其他时间，如2～8h)。

在本发明的一实施例中，其中壳聚糖的溶液的质量百分数为1.5％(壳聚糖的溶液的质量百分数也可以为其他百分比，如0.5％～5％)。

在本发明的一实施例中，所述步骤s1中采用的是自由基接枝共聚反应，所用引发剂为2～10％的过硫酸铵水溶液；混合液中石墨烯与壳聚糖的质量百分比为5:1000～1:50，反应温度为60～80℃。

【步骤s2】向步骤s1得到石墨烯接枝改性壳聚糖分散液中加入还原剂在80～90℃反应12～24h，减压过滤，真空干燥后得到还原石墨烯-壳聚糖功能母料；

在本发明的一实施例中，所述步骤s2中所用的还原剂包括维生素c、水合肼、氢氧化钠、氢碘酸中的至少一种，还原剂的质量百分浓度为7～10％。在本发明的一实施例中，所述步骤s2中所用的还原剂为维生素c。

在本发明的一实施例中，真空干燥8～24h后得到还原石墨烯-壳聚糖功能母料；如可以真空干燥24h。

【步骤s3】将步骤s2得到的还原石墨烯-壳聚糖功能母料，辅助组分，强化剂溶解、混合，通过静电纺丝技术喷丝成膜得到壳聚糖-石墨烯纳米纤维毡，在设定温度下，在酸液中液相强化交联设定时间即得抗菌、促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料。

在本发明的一实施例中，所述步骤s3中所用的辅助组分包括聚乙烯醇、聚氧乙烯、明胶、丝素中的至少一种，辅助剂的用量为3～10％。在本发明的一实施例中，所述步骤s3中所用的辅助组分为聚乙烯醇。

在本发明的一实施例中，所述步骤s3中所用液相强化交联剂包括戊二醛、甲醛、京尼平中的至少一个，反应温度为70～90℃，反应时间为20～60min，酸液为0.1～1％的盐酸水溶液。在本发明的一实施例中，所述液相强化交联剂为戊二醛，其质量百分浓度为2～7％。

在本发明的一实施例中，所述制备方法包括：

将醋酸溶解后的壳聚糖和氧化石墨烯分分散液按照5:1000的比例混合在超声作用下分散均匀，其中混合液中壳聚糖的溶液的质量百分数为1.5％。在60℃的水浴中充分预热然后加入2％的过硫酸铵水溶液引发聚合，400rpm恒速搅拌，反应4h，得到石墨烯接枝改性壳聚糖溶液。

然后加入质量百分浓度为7％水合肼在80℃反应12h，减压过滤，真空干燥24h后得到还原石墨烯-壳聚糖功能母料。

将90％功能母料，3％辅助组分丝素，7％戊二醛强化剂溶解、混合，在14kv电压下，通过静电纺丝得到到壳聚糖-石墨烯纳米纤维毡。然后在0.1％的盐酸水溶液，70℃温度条件下反应20min即得到伤口敷料用壳聚糖石墨烯纳米纤维毡。所得纳米纤维毡的远红外发射率85％,远红外发射波长4-16μm，大肠杆菌抑菌率93％。

在本发明的一实施例中，所述制备方法包括：

将醋酸溶解后的壳聚糖和氧化石墨烯分分散液按照1:50的比例混合在超声作用下分散均匀，其中混合液中壳聚糖的溶液的质量百分数为1.5％。在80℃的水浴中充分预热然后加入10％的过硫酸铵水溶液引发聚合，400rpm恒速搅拌，反应4h，得到石墨烯接枝改性壳聚糖溶液。

然后加入质量百分浓度为10％氢氧化钠，在90℃反应24h，减压过滤，真空干燥24h后得到还原石墨烯-壳聚糖功能母料。

将83％功能母料，7％辅助组分聚氧乙烯，10％甲醛强化剂溶解、混合，在14kv电压下，通过静电纺丝得到到壳聚糖-石墨烯纳米纤维毡。然后在01％的盐酸水溶液，90℃温度条件下反应60min即得到伤口敷料用壳聚糖石墨烯纳米纤维毡。所得纳米纤维毡的远红外发射率88％,远红外发射波长4-16μm，大肠杆菌抑菌率95％。

在本发明的一实施例中，所述制备方法包括：

将醋酸溶解后的壳聚糖和氧化石墨烯分分散液按照1:50的比例混合在超声作用下分散均匀，其中混合液中壳聚糖的溶液的质量百分数为1.5％。在70℃的水浴中充分预热然后加入7％的过硫酸铵水溶液引发聚合，400rpm恒速搅拌，反应4h，得到石墨烯接枝改性壳聚糖溶液。

然后加入质量百分浓度为9％维生素c，在85℃反应18h，减压过滤，真空干燥24h后得到还原石墨烯-壳聚糖功能母料。

将85％功能母料，10％辅助组分聚乙烯醇，5％戊二醛强化剂溶解、混合，在14kv电压下，通过静电纺丝得到到壳聚糖-石墨烯纳米纤维毡。然后在0.5％的盐酸水溶液，85℃温度条件下反应15min即得到伤口敷料用壳聚糖石墨烯纳米纤维毡。所得纳米纤维毡的远红外发射率91％,远红外发射波长4-16μm，大肠杆菌抑菌率97％。

在本发明的一实施例中，所述制备方法包括：

将醋酸溶解后的壳聚糖和氧化石墨烯分分散液按照1:100的比例混合在超声作用下分散均匀，其中混合液中壳聚糖的溶液的质量百分数为1.5％。在75℃的水浴中充分预热然后加入6％的过硫酸铵水溶液引发聚合，400rpm恒速搅拌，反应4h，得到石墨烯接枝改性壳聚糖溶液。

然后加入质量百分浓度为8％氢碘酸，在80℃反应20h，减压过滤，真空干燥24h后得到还原石墨烯-壳聚糖功能母料。

将87％功能母料，8％辅助组分明胶，5％强化剂京尼平溶解、混合，在14kv电压下，通过静电纺丝得到到壳聚糖-石墨烯纳米纤维毡。然后在1％的盐酸水溶液，90℃温度条件下反应40min即得到伤口敷料用壳聚糖石墨烯纳米纤维毡。所得纳米纤维毡的远红外发射率86％,远红外发射波长4-16μm，大肠杆菌抑菌率95％。

表1不同比例石墨烯的远红外发射性能和抗菌性能表

综上所述，本发明提出的抗菌和促伤口愈合用壳聚糖石墨烯纳米医用敷料的制备方法，通过利用石墨烯对壳聚糖进行功能改性，在功能上，利用石墨烯的远红外发射特性和抗菌特性赋予伤口敷料材料的愈合理疗作用，促进创伤组织修复加速伤口愈合。在制备工艺上，通过自由基接枝共聚反应实现了在分子水平的化学改性，避免了传统物理共混所带来的石墨烯分散不均匀、纺丝困难的缺陷，同时通过具有生物相容性的辅助组分加入可以优化壳聚糖静电纺丝的可纺性，使静电纺丝工艺更加容易进行。所得产品根据石墨烯加入量不同，所得纳米纤维毡的远红外发射率85％-91％,远红外发射波长4-16μm，大肠杆菌抑菌率93-97％。

本发明采用壳聚糖为敷料的基体材料，利用石墨烯对其进行接枝改性，并通过静电纺丝技术制备得到了一种具有医用理疗功能的促伤口愈合敷料材料。该材料不仅具有壳聚糖基敷料材料的优点，而且通过石墨烯的加入，还赋予了敷料材料良好的远红外发射性能，这种远红外微波能够促进伤口的组织再生和修复，加快伤口愈合的速度，同时石墨烯的抗菌作用能够强化壳聚糖的抗菌效果，在临床创伤的治疗具有广阔的应用前景。

利用本发明制备方法制得的敷料材料，具有多孔性、比表面积大的特点，使敷料产品具有更好的透气性和吸液性，同时又有理疗促进愈合作用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。