专利名称：一种抗菌纳米纤维材料及其制备方法
技术领域：
本发明属纳米纤维及其制备领域，特别是涉及一种抗菌纳米纤维材料及其制备方法。
背景技术：
聚合物抗菌纳米纤维能够应用在包括药物缓释材料、临床医学、饮用水净化和食物包 装等许多方面。织物材料会由于各种原因被微生物污染，例如致病细菌，产生臭味的细菌， 真菌和病毒等，这些被污染的织物会成为新的微生物繁衍场所和传播媒介。已经证实，医 生的白大衣、病房中的床单、窗帘和地毯都已经成为有害微生物滋生和传染的重要途径。 而且，细菌可以在医用纤维上存活3个月以上，并且相对于天然棉纤维来说，更易于在合 成纤维上生存和繁殖。虽然这些织物在使用前都会经过诸如高温、紫外射线等灭菌处理， 但是通过空气传播的病原体仍然可以将其污染。很显然，从根本上杜绝病菌就需要一种自 身带有抗菌性的织物纤维。
在采用传统无纺布、棉纱等材料作为医用织物的时候，由于织物纤维直径较粗，纤维 孔径较大，因此对携带致病菌微粒的过滤效果不太理想。而采用纳米纤维作为医用织物， 其超细的直径和极小的孔隙率可以有效地过滤带病微粒等物质。但是，作为抗菌性的纳米 纤维，如果仅仅将抗菌剂(包括含银、铜或锌离子的无机超细粒子，或者是含银、铜或锌 离子的无机沸石超细离子，或是氧化锌、硫酸锌、二氧化钛中的一种或多种的混合物，或 是甲壳素、壳聚糖超细粒子，或者是有机杀菌剂、药物、多肽或蛋白质、香精、中药提取 物中的一种或两种)与高聚物(包括聚烯烃、聚卤代烯烃、聚硅氧垸、聚醚、聚酰胺、聚 酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚环氧树脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸类高分子、聚苯醚、聚酸酐、 聚-a-氨基酸、聚苯硫醚，或是其中两种或多种高聚物的共聚、共混物。或甲壳素、壳聚 糖、透明质酸、硫酸软骨素、胶原、角叉胶、海藻酸钠、海藻酸钙、明胶、琼脂、葡萄糖、 纤维蛋白、丝蛋白中的一种或是他们的衍生物、或是其中两种或多种的共混物等)简单的 静电混纺，则不可避免的会出现抗菌药物的突释现象(burstrelease)。
因此，有必要研制一类既具有如纳米纤维直径小、孔隙率小可以有效阻隔极细粒子或 气溶胶的特性，又能够在较长时间内稳定释放药物的纤维载体，从而解决抗菌药物突释的 问题，使之有效的抑菌或杀菌。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抗菌纳米纤维材料及其制备方法，本发明纳米 纤维透气性、过滤性好，能够在较长时间内稳定释放抗菌药物后仍然具有抑菌和杀菌性，
制备方法简单，采用生物可降解和生物可吸收的高聚物作为载体材料，在释放完全后能够 被人体吸收，无残留且不需二次手术，对人体无副作用。
本发明的一种抗菌纳米纤维材料，其组分包括高分子超细纤维和抗菌剂，其重量比 为60-98: 2-40。
所述的高分子超细纤维是聚烯烃、聚卤代烯烃、聚硅氧烷、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚 碳酸酯、聚氨酯、聚环氧树脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸类高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-a-氨基酸、聚苯硫醚或是其中两种或几种高聚物的共聚、共混物，或甲壳素、壳聚糖、透明 质酸、硫酸软骨素、胶原、角叉胶、海藻酸钠、海藻酸钙、明胶、琼脂、葡萄糖、纤维蛋 白、丝蛋白中的一种或是他们的衍生物、或是其中两种或几种的共混物。
优选的高分子超细纤维为聚己内酯或聚乳酸-己内酯。
所述的抗菌剂为包括含银、铜或锌离子的无机超细粒子，或者是含银、铜或锌离子的 无机沸石超细f立子，或是氧化锌、硫酸锌、二氧化钛中的一种或几种的混合物，或是甲壳 素、壳聚糖超细粒子，或者是有机杀菌剂、药物、多肽或蛋白质、香精、中药提取物中的 一种或几种。
优选的抗菌剂为盐酸四环素、青霉素或链霉素。
本发明的一种抗菌纳米纤维材料的制备方法，包括
(1) 将0.02 0.08g抗菌剂溶解在0.5~1.5mL蒸馏水中，配制成溶液；将0.2~lg高分 子超细纤维溶解在有机溶剂中，再加入0 lg乳化剂，混合均匀，得到5-20g/ml分散均匀 的溶液；
(2) 将上述两种溶液混合，得到均匀的油包水型W/0乳液，在纺丝电压10 25kv， 接收距离10 20cm，纺丝推进速度1.0 2.5mL/h，喷丝口直径为0.5 L0mm，对乳液进行静 电纺丝，得到抗菌纳米纤维材料。
所述的步骤(1)中有机溶剂为二氯甲垸或三氯甲烷。
所述的步骤(1)中乳化剂为十二垸基磺酸钠、斯盘、甘油单双硬脂酸酯、单硬脂酸 甘油脂、单硬脂酸丙二醇酯、山梨糖醇酐倍半油酸酯、乙二醇单硬脂酸酯、 一縮二乙二醇 单十二垸基酯、C8-9垸基酚聚氧乙烯、卵磷脂、双甘油二油酸酯或甘油单油酸酯中的一种 或几种，其占总溶液质量的0.1-5%。
优选的乳化剂为十二垸基磺酸钠、斯盘SPAN-80或甘油单油酸酯。
所述的步骤(2)中抗菌纳米纤维的载药量为10-40%,纤维直径为200-1600nm。
所述的步骤(2)中纺丝电压为20kv，接收距离12cm，纺丝推进速度1.0ml/h，喷丝
口直径为0.9mm。
本发明的抗菌纳米纤维材料的应用在于制备防护材料、抑菌过滤材料、组织修复材料、 伤口涂敷材料、创可贴等。
本发明主要为油包水型乳液系统的静电纺丝，水溶性抗菌药物溶解在水相体系中，聚 合物溶解在油相体系中，在乳化剂的作用下形成乳液，也可在不加乳化剂的条件下形成暂 时稳定的乳液状态，而且，也可以在油相溶液中加入脂溶性抗菌药物。
本发明采用生物可降解和生物可吸收的高聚物作为载体材料，在释放完全后能够被人 体吸收，无残留且不需二次手术，不对人体产生副作用，以纳米纤维的形式负载，具有超 高的比表面积和一定的机械强度，适合于不同应用场合。与传统的抗菌方法，如浸泡或混 纺等方法相比，抗菌药物可以在较长的时间内持续稳定地释放，药物分散性良好，通过扩 散释放达到给药的目的，在很长时间后仍然具有抑菌和杀菌性。
本发明的静电纺丝装置如图l所示，1.静电纺丝乳液，置于纺丝容器中(实例中为医
用注射器)；2.推进泵；3.高压电产生器；4.接受平板(接地)；5.纳米纤维。 有益效果
(O本发明抗菌纳米纤维具有超高的比表面积和一定的机械强度，透气性、过滤性
好，抗菌药物可在较长时间内持续稳定地释放，长时间后仍然具有抑菌和杀菌性；
(2)制备方法简单，采用生物可降解和生物可吸收的高聚物作为载体材料，在释放 完全后能够被人体吸收，无残留且不需二次手术，对人体无副作用。
图l是纺丝装置示意图2是负载抗菌药物"盐酸四环素"超细纤维膜照片；
图3是负载抗菌药物"盐酸四环素"超细纤维的SEM图片；
图4是负载抗菌药物"盐酸四环素"超细纤维的TEM图片。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
实施例1
将0.05g盐酸四环素溶解于l.OmL蒸馏水中；将0.6g聚乳酸PLA溶解于lOmL 二氯甲 垸中，再加入0.05g十二垸基磺酸钠，超声震荡使之分散均匀；将上述两种溶液混合，得 到均匀的油包水型(W/0)乳液。
对得到的乳液进行静电纺丝，使加电压为20kv，接收距离12cm，纺丝推进速度 1.0mL/h，喷丝口直径为0.9mm。
所得的纳米纤维直径在200nm-1600nm之间，肉眼观察可见纤维膜呈现盐酸四环素的 浅黄色，说明盐酸四环素已包裹在内。
实施例2
将0.05g青霉素溶解于l.OmL蒸馏水中；将0.6g聚乳酸-己内酯P (LLA-CL) [50: 50〗 溶解于lOmL二氯甲垸中，再加入0.05g SPAN-80，超声震荡使之分散均匀；将上述两种溶 液混合，得到均匀的W/0乳液。
对得到的乳液进行静电纺丝，使加电压为20kv，接收距离12cm，纺丝推进速度 l.OmL/h,喷丝口直径为0.9mm。
所得的纳米纤维直径在400mn-1200nm之间。
实施例3
将0.05g链霉素溶解于l.OmL蒸馏水中；将0.6g聚乳酸-己内酯P (LLA-CL) [50: 50] 溶解于10mL二氯甲烷中，再加入0.05gSPAN-80，超声震荡使之分散均匀；将上述两种溶 液混合，得到均匀的W/0乳液。
对得到的乳液进行静电纺丝，使加电压为20kv，接收距离12cm，纺丝推进速度 1.0mL/h，喷丝口直径为0.9mm。
所得的纳米纤维直径在400nm-1200nm之间。
实施例4
将0.05g青霉素溶解于l.Oml蒸馏水中；将0.6g聚乳酸PLA溶解于10mL三氯甲烷中， 再加入0.05g甘油单油酸酯，超声震荡使之分散均匀；将上述两种溶液混合，得到均匀的 W/0乳液。
对得到的乳液进行静电纺丝，使加电压为20kv，接收距离12cm，纺丝推进速度 1.0mL/h,喷丝口直径为0.9mm。
所得的纳米纤维直径在200nm-1600nm之间。
权利要求
1.一种抗菌纳米纤维材料，其组分包括高分子超细纤维和抗菌剂，其重量比为60-98∶2-40。
2. 根据权利要求1所述的抗菌纳米纤维材料，其特征在于所述的高分子超细纤维是聚烯烃、聚卤代烯烃、聚硅氧垸、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚环氧树脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸类高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-a-氨基酸、聚苯硫醚或是其中两种 或几种高聚物的共聚、共混物，或甲壳素、壳聚糖、透明质酸、硫酸软骨素、胶原、角叉 胶、海藻酸钠、海藻酸钙、明胶、琼脂、葡萄糖、纤维蛋白、丝蛋白中的一种或是他们的 衍生物、或是其中两种或几种的共混物。
3. 根据权利要求2所述的抗菌纳米纤维材料，其特征在于所述的高分子超细纤维为聚 己内酯或聚乳酸-己内酯。
4. 根据权利要求1所述的抗菌纳米纤维材料，其特征在于所述的抗菌剂为含银、铜或锌离子的无机超细粒子或无机沸石超细粒子；或氧化锌、硫酸锌、二氧化钛中的一种或儿 种的混合物；或甲壳素、壳聚糖超细粒子；或有机杀菌剂、药物、多肽或蛋白质、香精、 中药提取物中的一种或几种。
5. 根据权利要求4所述的抗菌纳米纤维，其特征在于所述的抗菌剂为盐酸四环素、青 霉素或链霉素。
6. —种抗菌纳米纤维材料的制备方法，包括(1) 将0.02 0.08g抗菌剂溶解在0.5-1.5mL蒸馏水中，配制成溶液；将0.2 lg高分 子超细纤维溶解在有机溶剂中，再加入0 lg乳化剂，混合均匀，得到5-20g/ml分散均匀 的溶液；(2) 将上述两种溶液混合，得到均匀的油包水型W/0乳液，在纺丝电压10 25kv, 接收距离10~20cm，纺丝推进速度1.0~2.5mL/h，喷丝口直径为0.5~1.0mm，对乳液进行静 电纺丝，得到抗菌纳米纤维材料。
7. 根据权利要求6所述的抗菌纳米纤维材料的制备方法，其特征在于所述的歩骤(1) 中有机溶剂为二氯甲烷或三氯甲垸。
8. 根据权利要求6所述的抗菌纳米纤维材料的制备方法，其特征在于所述的步骤(1)中乳化剂为十二烷基磺酸钠、斯盘、甘油单双硬脂酸酯、单硬脂酸甘油脂、单硬脂酸丙二醇酯、山梨糖醇酐倍半油酸酯、乙二醇单硬脂酸酯、 一縮二乙二醇单十二烷基酯、C8-9烷 基酚聚氧乙烯、卵磷脂、双甘油二油酸酯或甘油单油酸酯中的一种或几种，其占总溶液质 量的0.1-5%。
9. 根据权利要求8所述的抗菌纳米纤维材料的制备方法，其特征在于所述的乳化剂为 十二烷基磺酸钠、斯盘SPAN-80或甘油单油酸酯。
10. 根据权利要求6所述的抗菌纳米纤维材料的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)中抗菌纳米纤维的载药量为10-40%,纤维直径为200-1600nm。
全文摘要
本发明涉及一种抗菌纳米纤维材料及其制备方法，其组分包括高分子超细纤维和抗菌剂，其重量比为60-98∶2-40；其制备，包括(1)将抗菌剂溶解在蒸馏水中，配制成溶液；将高分子超细纤维溶解在二氯甲烷或三氯甲烷有机溶剂中，再加入乳化剂，混合均匀，得到分散均匀的溶液；(2)将上述两种溶液混合，得到均匀的油包水型W/O乳液，再对乳液进行静电纺丝，得到抗菌纳米纤维材料。本发明纳米纤维材料透气性、过滤性好，能够在较长时间内稳定释放抗菌剂后仍然具有抑菌和杀菌性，制备方法简单，采用生物可降解和生物可吸收的高聚物作为载体材料，在释放完全后能够被人体吸收，无残留且不需二次手术，无副作用。
文档编号D01D5/00GK101358382SQ20081004207
公开日2009年2月4日 申请日期2008年8月26日 优先权日2008年8月26日
发明者何创龙, 李晓强, 王红声, 艳 苏, 莫秀梅 申请人:东华大学