一种可视化诊断和差别化释药纳米纤维膜的制备方法

本发明涉及医用材料领域，尤其涉及一种可视化诊断和差别化释药纳米纤维膜的制备方法。

背景技术：

1、静电纺丝技术是一种制备具有比表面积大、孔隙率高、结构可调、成本低和适用范围广的纳米纤维膜的技术。其中包封效率高，持久药物释放，以及可调节的特性使得静电纺丝制备的纳米纤维膜成为理想的药物输送敷料。先前的很多纳米纤维敷料都载有抗菌药，但是抗菌药的过量使用会导致细菌具有耐药性，因此实现按需给药非常必要。按需给药是指该材料在指定的伤口位置上按需释放一定含量的抗菌药，这样能够显著减少药物暴露时间并防止过早释放，降低产生细菌耐药性的风险。一般来说，当受到外部刺激(温度，光，ph值，酶或离子的外观，由磁场或电场触发刺激)时，这种智能材料会发生常见的物理-化学变化，来达到药物释放的目的。这种刺激分为内源刺激和外源刺激，外源刺激有时间局限性，不能根据伤口环境变化，自发释放药物，会错过最佳释药时间，因此实现内源刺激(ph)按需给药非常必要的。

2、此外，对于慢性伤口感染，频繁更换伤口敷料会造成二次撕裂和感染，因此伤口状态的监测在现代卫生保健系统中越来越重要，早期发现早期治疗，是改善伤口管理和减少抗生素治疗的重要一步。通常，常用商用ph试纸和ph计用来测量伤口的ph值，然而，这些侵入性的分析方式都需要手动去除伤口上的敷料，才能检测到伤口ph值，这可能会导致新形成的皮肤组织脱落，扰乱伤口愈合过程，还会增加感染的风险，从而造成再损伤。因此，在个人护理和日常使用中，构建容易被肉眼识别的智能无创传感器材料有很大的需求。目前的伤口ph值监测系统依赖于肉眼下颜色的区分和电信号的测量，但是，这些方法都存在一些问题，如肉眼评价颜色识别容易出错，电极容易受到污染等。所以，为了既满足可以容易地用肉眼观察到伤口的真实情况，但是又避免血液或组织液污染敷料造成的误差，我们需要进一步设计一个具有ph依赖性的可见和荧光强度变化的双色监测系统，来提高检测系统的灵敏度和准确性。此外，目前大部分染料只是物理共混的方法负载于敷料的聚合物基质中，这不可避免地发生染料从敷料中释放出来，这不仅会降低传感器的灵敏度，而且可能造成副作用，因此，实现染料固定化也是目前构建监测型敷料的一个主要挑战。

3、综上所述，亟需进一步开发出具有染料固定化的ph响应诊疗一体化的新型伤口纳米纤维膜。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可视化诊断和差别化释药纳米纤维膜的制备方法。本发明先通过酯化反应将带有羟基的醋酸纤维素和带有羧基的5(6)-羧基萘基荧光素酯化接枝；再将改性醋酸纤维素喷涂在纸上；然后使用静电纺丝技术把丙烯酸树脂、聚己内酯同轴纺丝，用带有改性醋酸纤维素涂层的纸接收纳米纤维丝，即得到具有ph响应的刺激药物释放和监测伤口愈合的纳米纤维伤口敷料；本发明制备的纳米纤维伤口敷料具有ph响应性，可通过伤口ph的变化，做到慢性伤口的可视化诊断和可控治疗。

2、本发明的具体技术方案为：一种可视化诊断和差别化释药纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

3、(1)将醋酸纤维素添加至装有二氯甲烷和n，n-二甲基乙酰胺的混合溶剂的反应容器中，再依次加入4-二甲氨基吡啶、5(6)-羧基萘基荧光素、二环己基碳二亚胺；在冰浴条件下搅拌反应，对反应产物在二氯甲烷和n，n-二甲基乙酰胺的混合溶剂中透析过滤，得到改性醋酸纤维素高分子溶液，命名为纺丝液1。

4、(2)将抗菌药、聚己内酯溶解于四氢呋喃和n，n-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，得到纺丝液2。

5、(3)将丙烯酸树脂溶解于无水乙醇中，得到纺丝液3。

6、(4)将纺丝液1均匀喷涂在纸上，晾干，备用。

7、(5)以纺丝液2为同轴芯层、以纺丝液3为同轴壳层进行同轴静电纺丝，用步骤(4)所得的纸接收，纺丝4h后把纳米纤维膜从烘焙纸上剥离下来，得到具有两层复合结构的纳米纤维膜。

8、如本申请背景技术部分所述，目前，抗生素的滥用和伤口染料的固定是目前研究中缺少的，本发明通过带有羟基的醋酸纤维素和带有羧基的5(6)-羧基萘基荧光素酯化接枝，通过ph变化来调控纳米纤维的荧光强度、纳米纤维的颜色变化；把抗菌药载入具有ph响应的同轴结构中，进而实现可控释药纳米纤维敷料的性质，从而使得具备两种功能的纳米纤维膜实现了慢性伤口视化诊断和可控治疗。

9、本发明ph相应的原理为：壳层是ph敏感高分子聚合物丙烯酸树脂，当溶液的ph值≤4.5，丙烯酸树脂链由于coo-基团的质子化而变得不溶，因此整个纳米纤维在溶液中的溶解性很差，包埋在核层的药物很难释放出来，当溶液的ph值≥7.4时，丙烯酸树脂链由于coo-基团的质子化程度减弱，丙烯酸树脂链在水中的溶解性增加，纳米纤维的结构逐渐崩塌，包埋在核层的药物载从纤维中脱离出来，进而实现可控释药纳米纤维敷料的性质。

10、作为优选，步骤(1)中，所述醋酸纤维素、5(6)-羧基萘基荧光素、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的质量比为(90-100):(1-5)：(1-3)：(0.5-1)。

11、由于5(6)-羧基萘基荧光素灵敏度高价格贵，接枝时，接枝率只需要达到1％左右就可以实现功能，所以醋酸纤维素、5(6)-羧基萘基荧光素的质量比为(90-100):(1-5)。

12、作为优选，步骤(1)中，所述二氯甲烷和n，n-二甲基乙酰胺的体积比为2-3:6-7。

13、作为优选，步骤(1)中，所述纺丝液1的浓度为5-10wt％。

14、作为优选，步骤(2)中，所述抗菌药为亲水药和/或亲脂药。

15、作为优选，步骤(2)中，所述亲水药为四环素；所述疏水药为罗红霉素。

16、作为优选，步骤(2)中，所述纺丝液2中聚己内酯的浓度为10-15wt％，抗菌药的浓度为5-10wt％。

17、作为优选，步骤(3)中，所述纺丝液3的浓度为15-20wt％。

18、作为优选，步骤(4)中，所述喷涂的距离为10-20cm，气压为2-4kpa。

19、作为优选，步骤(5)中，所述芯层、壳层的静电纺丝参数为：针头20-22g，距离10-15cm，电压15-20kv，温度25-35℃，湿度30-50％；芯层、壳层的纺丝速度分别是0.003-0.006mm/s、0.004-0.005mm/s。

20、与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明制备的纳米纤维伤口敷料具有ph响应性，本发明通过带有羟基的醋酸纤维素和带有羧基的5(6)-羧基萘基荧光素酯化接枝，把荧光染料固定在纳米纤维上，防止染料掉落；ph响应荧光探针，它能提供从紫色到蓝色的清晰可见的颜色变化以及感染伤口的ph范围(约6-8)显著的荧光变化，即提供了具有ph依赖性的可见和荧光强度变化的双色监测系统；把抗菌药载入具有ph响应的同轴结构中，伤口感染，ph升高，抗菌药释放，进而起到了纳米纤维敷料按需释药的性质，从而实现慢性伤口视化诊断和可控治疗。

技术特征：

1.一种可视化诊断和差别化释药纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述醋酸纤维素、5(6)-羧基萘基荧光素、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的质量比为(90-100):(1-5)：(1-3)：(0.5-1)。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述二氯甲烷和n，n-二甲基乙酰胺的体积比为2-3:6-7。

4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述纺丝液1的浓度为5-10wt％。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述抗菌药为亲水药和/或亲脂药。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述亲水药为四环素和/或土霉素；所述亲脂药为罗红霉素和/或利萘脞胺。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纺丝液2中聚己内酯的浓度为10-15wt％，抗菌药的浓度为5-10wt％。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述纺丝液3的浓度为15-20wt％。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述喷涂的距离为10-20cm，气压为2-4kpa。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述芯层、壳层的静电纺丝参数为：针头20-22g，距离10-15cm，电压15-20kv，温度25-35℃，湿度30-50％；芯层、壳层的纺丝速度分别是0.003-0.006mm/s、0.004-0.005mm/s。

技术总结
本发明涉及医用材料领域，本发明公开了一种可视化诊断和差别化释药纳米纤维膜的制备方法，包括：(1)合成改性醋酸纤维素并配制纺丝液1；(2)配制纺丝液2；(3)配制纺丝液3；(4)将纺丝液1喷涂在纸上；(5)同轴静电纺丝。本发明制备的纳米纤维伤口敷料具有pH响应性，并且将荧光染料固定在纳米纤维上，通过荧光强度根据pH变化而变化的来监测伤口的感染情况，通过肉眼可见颜色根据pH变化而变化的来监测伤口的感染情况；把抗菌药载入具有pH响应的同轴结构中，伤口感染，pH升高，抗菌药释放，进而起到了纳米纤维敷料按需释药的性质，实现慢性伤口视化诊断和可控治疗。

技术研发人员：吴金丹,吴昌迷,高玉洁
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12