具有无纺布纤维织物结构的抗菌-止血材料及其制备方法

具有无纺布纤维织物结构的抗菌-止血材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有无纺布纤维织物结构的电纺纤维抗菌-止血材料及其制备 方法，属于生物医用高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 止血材料和抗菌材料在伤后急救或医疗救护中具有十分重要的地位。目前临床上 常用的止血材料有明胶、氧化纤维素、纤维蛋白胶、壳聚糖等，而形式常为海绵、纱布等，这 些常用的止血材料的止血性能尤其是止血速度尚不能完全满足所有急救情况的需求。凝血 酶作为一种生物制剂具有良好的止血效果，但市售为冻干粉状态，存在使用方法复杂以及 易失活等缺点。此外，目前各类抗菌材料也有大量的研究报导，其中作为天然高分子材料的 壳聚糖不仅具有良好的生物相容性和生物可降解性，而且具有良好的抗菌功能，在生物医 用领域有着广泛的应用。但由于壳聚糖其酸性水溶液具有高粘度、高电荷以及强烈的分子 内和分子间氢键作用，很难单独成功纺丝。
[0003] 静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下的喷射作用进行纺丝加 工的工艺。由静电纺丝加工得到的纤维产品称为电纺纤维。电纺纤维最大的特点是直径非 常小，比常规方法制得的纤维直径小几个数量级，其直径范围一般在3nm~1 ym。电纺纤维 无纺布孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大，这些由传统纺丝方法 所无法获得的优良特性，赋予了电纺纤维广阔的应用前景。目前，在传感器、伤口敷料、膜分 离以及组织工程等领域，电纺纤维都得到了广泛的应用研究。
[0004] 从材料角度，脂肪族聚酯具有良好的生物可降解性和良好的生物相容性，有一定 的力学强度、柔顺性和可纺性，如果能将脂肪族聚酯经静电纺丝制备成电纺纤维膜，并通过 表面涂覆壳聚糖的方式将脂肪族聚酯与壳聚糖的优点结合的话，则一是可利用其电纺纤维 膜具有非常高的孔隙率的结构特征，使其像常用的止血材料如止血纱布和明胶海绵一样， 通过多孔性物理结构易粘附到复杂创面表面的作用；二是可以克服壳聚糖不易纺丝的难 点，利用壳聚糖作为抗菌物质，使产品具有抗菌性能。三是能够利用壳聚糖稳定、高效负载 止血药物凝血酶，实现快速止血，使产品能弥补快速止血材料中的空白。
[0005] 与目前已有的含凝血酶或凝血因子的止血材料相对比，本发明具有更好的止血性 能，利用无纺布纤维织物结构作为载体，使产品具有更加便捷的使用性能，便于止血后移 除。此外，以壳聚糖作为稳定剂增加了凝血酶的保存稳定性，使该抗菌-止血产品更易储 存。且制备方法具有操作简单、原材料用量节约。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于提出一种具有无纺布纤维织物结构的电纺纤维抗菌-止血材 料及其制备方法，希望利用脂肪族聚酯和壳聚糖的材料特征，以及所形成的电纺纤维膜的 高孔隙率高比表面积等的结构特征，利用壳聚糖和戊二醛的交联作用稳定负载凝血酶，提 高凝血酶保存稳定性，使材料达到作为抗菌-止血材料的应用目的和效果。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] -种具有无纺布纤维织物结构的抗菌-止血材料，其特征在于，该抗菌-止血材料 呈多孔的无纺布结构，含有脂肪族聚酯纤维、壳聚糖和凝血酶；脂肪族聚酯纤维纤维直径为 100nm~1500nm，孔隙率为50%~90%，静态接触角为0°~130°，材料吸水倍率为2~ 20 ；
[0009] 该材料采用以下方法制备而得：首先采用静电纺丝的方法将脂肪族聚酯制成脂 肪族聚酯纤维膜，然后充分浸渍在壳聚糖溶液中，使脂肪族聚酯纤维的表面覆盖纳米尺度 的壳聚糖涂层，然后将已负载壳聚糖的脂肪族聚酯纤维膜完全浸渍在凝血酶水溶液中，干 燥后即得到具有无纺布纤维织物结构的抗菌-止血材料。
[0010] 本发明提供的一种具有无纺布纤维织物结构的抗菌-止血材料的制备方法，其特 征在于，该方法包括如下步骤：
[0011] 1)将脂肪族聚酯溶解在溶剂中制得纺丝溶液，而后使用静电纺丝方法将纺丝溶液 制成脂肪族聚酯电纺纤维膜；
[0012] 2)将干燥的脂肪族聚酯电纺纤维膜充分浸渍在壳聚糖溶液中，取出并经室温干 燥，得到负载壳聚糖的脂肪族聚酯电纺纤维膜；
[0013] 3)将已负载壳聚糖的脂肪族聚酯电纺纤维膜完全浸渍在戊二醛水溶液中，取出后 并经室温干燥，再将其完全浸渍在凝血酶水溶液中，取出后在室温下干燥，即得到具有无纺 布纤维织物结构的抗菌-止血材料。
[0014] 本发明所述方法中，优选地：步骤2)所述的壳聚糖的分子量50000~500000,脱 乙酰度多80 %，所述壳聚糖溶液为酸性水溶液，壳聚糖溶液的质量百分浓度为0. 5wt %~ 15wt%。所述的凝血酶水溶液的浓度为0. 5U/mL~10U/mL。所述的戊二醛水溶液的质量百 分浓度为〇? 〇〇〇 lwt %~lwt %。
[0015] 本发明的上述技术方案中，其特征在于，所述的脂肪族聚酯，是指由同时具有羟基 和羧基的单体经缩聚而成的聚酯，或由脂肪族二元酸和脂肪族二元醇经缩聚而成聚酯，或 由脂肪族内酯经开环聚合而成的聚酯或共聚酯，脂肪族聚酯分子量为50000~250000。所 述同时具有羟基和羧基的单体经缩聚而成的聚酯为经乳酸直接缩聚而成的聚乳酸；所述由 脂肪族二元酸和脂肪族二元醇经缩聚合而成的聚酯为聚丁二酸丁二醇酯、聚癸二酸己二醇 酯、聚丁二酸乙二醇酯或聚丁二酸已二醇酯；由脂肪族内酯经开环聚合而成的聚酯为由丙 交酯开环聚合而成的聚乳酸、由己内酯开环聚合而成的聚己内酯；共聚酯为聚乙丙交酯。
[0016] 优选地，步骤1)中所述用于溶解脂肪族聚酯的溶剂为六氟异丙醇、四氢呋喃、 N，N-二甲基甲酰胺和三氟乙酸中的一种或几种的混合物；形成纺丝溶液时的质量百分浓 度为5wt %~30wt %。静电纺丝方法中的电压为10KV~30KV，纺丝距离10cm~20cm，推 注速度为〇. 3mL/h~2mL/h，接收滚转速为lOOrpm~500rpm。
[0017] 本发明具有以下优点及突出性效果：本发明提出的一种具有无纺布纤维织物结构 的抗菌-止血材料，可充分结合原材料的性能以及电纺纤维膜的结构特征，达到抗菌-止血 的目的。本发明得到的无纺布纤维织物结构的抗菌止血材料利用壳聚糖和戊二醛对凝血酶 进行稳定负载提高了凝血酶的保存稳定性，利用凝血酶提高了止血性能，明显优于市售明 胶海绵。产品以无纺布为载体，使用、储存更方便并便于止血后移除。同时本发明所采用的 制备方法具有操作简单，便于批量生产，原材料用量节约的优点。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明按实施例1制备得到的聚丁二酸丁二醇酯（PBS)无纺布结构的扫描 电镜图。
[0019] 图2为本发明按实施例1制备得到的聚丁二酸丁二醇酯（PBS)无纺布结构浸涂壳 聚糖后的扫描电镜图。
[0020] 图3为本发明按实施例1制备得到的聚丁二酸丁二醇酯（PBS)无纺布结构浸涂壳 聚糖及凝血酶后的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0021] 本发明提供的一种具有无纺布纤维织物结构的抗菌-止血材料，呈多孔的无纺 布结构，含有脂肪族聚酯纤维、壳聚糖和凝血酶；脂肪族聚酯纤维纤维直径为100nm~ 1500nm，孔隙率为50%~90%，静态接触角为0°~130°，材料吸水倍率为2~20 ;该材 料采用静电纺丝方法对脂肪族聚酯进行电纺丝，制成电纺纤维膜，并在电纺纤维膜表面上 负载壳聚糖后，进一步负载凝血酶而成；其具体制备方法如下：
[0022] 首先将脂肪族聚酯溶解在溶剂中制得纺丝溶液，而后使用静电纺丝的方法将纺丝 溶液制成脂肪族聚酯电纺纤维膜；所述的脂肪族聚酯溶剂的种类包括但不限于六氟异丙 醇、四氢呋喃、N，N_二甲基甲酰胺或三氟乙酸。静电纺丝条件不限但推荐条件为：形成纺丝 溶液时的质量百分浓度为5wt% -30wt%，为电压10KV-30KV，纺丝距离10cm-20cm，推注速 度为 0. 3mL/h_2Ml/h，接收滚转速为 100rpm-500rpm。
[0023] 将以上干燥的脂肪族聚酯电纺纤维膜，充分浸渍在壳聚糖溶液中后取出并经 室温干燥，得到负载壳聚糖的电纺纤维膜；所述的壳聚糖的脱乙酰度多80%和分子量 50000-500000,壳聚糖溶液一般为酸性水溶液，但采用酸的种类不限，形成浸渍用壳聚糖溶 液时的质量百分浓度为〇? 5wt% -15wt%。
[0024] 将已负载壳聚糖的脂肪族聚酯电纺纤维膜，先采用适当浓度的戊二醛水溶液完全 浸渍后并经室温干燥，再采用适当浓度的凝血酶水溶液完全浸渍后，在室温下干燥，就得 到具有无纺布纤维织物结构的抗菌-止血材料；所述的戊二醛水溶液的质量百分浓度为 0.0 OOlwt% -lwt% ;所述的凝血酶水溶液的浓度为0. 5U/mL-10U/mL。
[0025] 该制备方法中所述的脂肪族聚酯，是指由同时具有羟基和羧基的单体经缩聚而 成，或由脂肪族二元酸和脂肪族二元醇经缩聚合而成，或由脂肪族内酯经开环聚合而成的 聚酯或共聚酯，其分子量为50000-250000,其中由同时具有羟基和羧基的单体经缩聚而成 的聚酯包括但不限于经乳酸直接缩聚成的聚乳酸（L-PLA、D-PLA);由脂肪族二元酸和脂肪 族二元醇经缩聚合而成的聚酯包括但不限于聚丁二酸丁二醇酯（PBS)，聚癸二酸己二醇酯 (PHS)，聚丁二酸乙二醇酯（PES)，聚丁二酸已二醇酯（PHS);由脂肪族内酯经开环聚合而成 的聚酯包括但不限于由丙交酯开环聚合而成的聚乳酸（PLA)，由己内酯开环聚合而成的聚 己内酯（PCL);或共聚酯包括但不限于聚乙丙交酯（PLGA)。
[0026] 下列实例将进一步说明本发明：
[0027] 实施例1 :电纺纤维膜的制备：在烧杯中加入六氟异丙醇9克，加入聚丁二酸丁 二醇酯（PBS)(分子量Mw = 65000) lg，在室温条件下搅拌使其溶解，得到质量百分浓度为 lOwt %的纺丝溶液；配制好的纺丝溶液经过静电纺丝得到电纺纤维膜，将所制备的电纺纤 维膜在真空烘箱中脱除溶剂24h。
[0028] 配制壳聚糖溶液：将冰醋酸溶解在去离子水中制备浓度为5wt%的醋酸溶液，称 取1. 5g的壳聚糖粉末（脱乙酰度>90%，分子量200000)溶解在100g上述醋酸溶液中得到 质量分数为1. 5wt%的壳聚糖溶液。
[0029] 剪取一定面积的电纺纤维膜浸渍到上述壳聚糖溶液中，浸泡30min，取出在室温条 件下干燥，得到负载壳聚糖的电纺纤维膜。
[0030] 配制质量分数为0. 01 %的戊二醛溶液，将上述制备的负载壳聚