一种抗菌丝素蛋白复合材料及其制备工艺的制作方法

本发明涉及生物材料合成，更具体的说，它涉及一种抗菌丝素蛋白复合材料及其制备工艺。

背景技术：

1、丝素蛋白作为一种生物材料，因其具有可调节的生物降解性和良好的生物相容性，近年来已被用于各类生物医用材料的开发，包括伤口敷料、手术缝合线及各类止血材料等。然而，单一的丝素蛋白缺少对细菌的抵抗性，作为生物医用材料使用时易导致感染，从而限制了其在临床与组织工程中的应用。

2、为了使得丝素蛋白具备抗菌性能，通常会将抗菌性材料与丝素蛋白进行复合加工，以此使得丝素蛋白具有抗菌性能。目前，市面上所使用的抗菌性材料主要分为无机抗菌材料和有机抗菌材料，如ag、zn、cu、ti系等无机抗菌材料，具有安全性高、耐热性好、无挥发等特点，但是无机体系抗菌材料工艺复杂、成本高并存在重金属超标的问题，有机抗菌材料如咪唑类、吡啶类、异噻唑啉酮类及季铵盐类等化合物，虽然杀菌效率高，但有杀菌抑菌效果不持久、耐热性相对较差，尤其是部分分解后的产物还存在一定毒性。近期，有研究发现，常被用于开发电荷载体的有机导电高聚物，如聚苯胺，不仅具有重量轻、成本低且对环境稳定的特点，并且还具有优异的抗菌性能，因此，有望将有机导电高聚物作为抗菌材料使用。

3、此外，从丝素蛋白对细胞培养和组织修复的表现来看，由于丝素蛋白肽链中同时存在亲水性基团与疏水性基团，使得丝素蛋白具有交替亲水性和疏水性，而这些亲水性基团与疏水性基团在丝素蛋白肽链中会出现不规则分布、结晶区存在及二硫键锁定等现象，因此会使得丝素蛋白中的疏水基团及亲水性基团被相互包裹在分子内部，进而导致丝素蛋白无法展现出表面活性的性能，影响丝素蛋白作为基材应用于伤口敷料中的促细胞黏附和增殖等细胞相容性能及亲水性能，降低伤口敷料的使用效果。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足之处，本发明提供一种利用有机导电高聚物作为抗菌材料，制备出抗菌性能优良并且能够改善丝素蛋白表面的亲水性能及细胞黏附性能的抗菌丝素蛋白复合材料及其制备工艺。

2、一种抗菌丝素蛋白复合材料的制备工艺，包括如下步骤：

3、s1：丝素蛋白制备，

4、对桑蚕丝进行脱胶后，将脱胶后的桑蚕丝置于氯化钙-乙醇-水溶液中溶解，再经过透析、降解及冷冻干燥，得到丝素蛋白，储存备用；

5、s2：聚苯胺微球化处理，

6、将苯胺、水杨酸和蒸馏水充分混合后，加入过硫酸铵溶液，反应一段时间，过滤取滤渣，依次用蒸馏水和乙醇对滤渣进行洗涤，将清洗后的滤渣干燥，得到聚苯胺微球；

7、s3：抗菌复合纤维膜制备，

8、将丝素蛋白、聚苯胺微球和甲酸溶液混合，得到纺丝原液，将纺丝原液放入静电纺丝机中进行静电纺丝，得到抗菌复合纤维膜；

9、s4：卤化处理及膜表面褶皱化修饰，

10、对抗菌复合纤维膜进行剪切，将剪切后的抗菌复合纤维膜依次放入无水乙醇及次氯酸钠溶液中浸泡一段时间，随后，经过乙醇清洗及烘干，得到卤化处理后的抗菌复合纤维膜，将卤化处理后的抗菌复合纤维膜放入等离子表面处理机中，用等离子体刻蚀卤化处理后抗菌复合纤维膜的膜表面，得到抗菌丝素蛋白复合材料。

11、进一步的，步骤s1丝素蛋白制备，具体包括以下步骤：

12、s1.1：将桑蚕丝置于煮沸的5g/l碳酸钠溶液中进行两次脱胶，每次脱胶1～1.5h，浴比为(1～2)：50，脱胶后，将脱胶后的桑蚕丝在蒸馏水中冲洗2～3次；

13、s1.2：将脱胶后的桑蚕丝置于氯化钙-乙醇-水溶液中，固液质量比为1：(10～15)，在75～80℃的温度下溶解1.5～2h，得到溶液a；

14、s1.3：将溶液a装入透析袋中，在流动的蒸馏水中透析2～3天，每隔半天更换一次水，透析结束后，在溶液a中加入3g/l的盐酸溶液，溶液a与盐酸溶液的质量比为(10～18)：1，在75～80℃的温度下降解1.5～2h，得到丝素蛋白溶液；

15、s1.4：将丝素蛋白溶液置于-80～-60℃冰箱中冷冻干燥，得到丝素蛋白，储存备用。

16、进一步的，步骤s1.2所使用的氯化钙-乙醇-水溶液中氯化钙、乙醇及水物质的量比为1：2：8。

17、进一步的，步骤s2聚苯胺微球化处理，具体包括以下步骤：

18、s2.1：将8～10质量份的苯胺和10～15质量份的水杨酸依次加入至50～60质量份的蒸馏水中，在24～32℃的温度下，超声分散30～40min，使苯胺和水杨酸充分混合，得到溶液b；

19、s2.2：将2～4质量份的过硫酸铵加入至50～60质量份的蒸馏水中搅拌溶解并超声分散10～15min，得到溶液c；

20、s2.3：将上述溶液c加入至上述溶液b中搅拌混合，在8～12℃温度下反应20～24h，反应完成后，过滤，去除滤液并取滤渣，用蒸馏水对滤渣洗涤，直到洗涤后的蒸馏水ph值为7，再用乙醇继续清洗，直到清洗后的乙醇呈无色；

21、s2.4：将清洗后的滤渣在真空烘箱中干燥10～12h，得到聚苯胺微球。

22、进一步的，步骤s3抗菌复合纤维膜制备，具体包括以下步骤：

23、s3.1：将10～30质量份的丝素蛋白和80～120质量份的甲酸溶液混合，在20～28℃的温度下搅拌，直至丝素蛋白完全溶解，再加入3～6质量份的聚苯胺微球，超声分散30～40min，得到纺丝原液；

24、s3.2：将纺丝原液放入静电纺丝机中进行静电纺丝，其中电压为18～20kv，接收距离为12～14cm，速度为0.3～0.5ml/h，纺丝时长为8～10h，静电纺丝后，得到抗菌复合纤维膜。

25、进一步的，步骤s3.1所使用的甲酸溶液中，甲酸的体积分数为95％。

26、进一步的，步骤s4卤化处理及膜表面褶皱化修饰，具体包括以下步骤：

27、s4.1：将抗菌复合纤维膜剪切成规则的正方形；

28、s4.2：将剪切后的抗菌复合纤维膜完全浸没在无水乙醇中，浸泡5～10min，然后将浸泡无水乙醇后的抗菌复合纤维膜完全浸没在次氯酸钠溶液中，浸泡10～15min，完成卤化处理；

29、s4.3：取出卤化处理后的抗菌复合纤维膜，用体积分数为70％的乙醇溶液清洗2～3次，随后，经过烘干后，得到卤化处理后的抗菌复合纤维膜；

30、s4.4：将卤化处理后的抗菌复合纤维膜平放在等离子表面处理机中，在空气的气氛及压强为27～30pa的条件下，用等离子体刻蚀卤化处理后抗菌复合纤维膜的膜表面，刻蚀处理20～30min，完成抗菌复合纤维膜的膜表面褶皱化修饰，得到抗菌丝素蛋白复合材料。

31、进一步的，步骤s4.1中剪切后抗菌复合纤维膜的规格尺寸为10cm*10cm。

32、进一步的，步骤s4.2中所使用的次氯酸钠溶液中，次氯酸钠的体积分数为10％。

33、一种抗菌丝素蛋白复合材料，其由上述一种抗菌丝素蛋白复合材料的制备工艺制备得到。

34、本发明具有以下优点：

35、1、本发明中，通过将微球化处理后的聚苯胺与丝素蛋白溶液混合并纺丝成抗菌复合纤维膜，使得微球化处理后的聚苯胺附着在单根丝素蛋白纳米纤维的表面，聚苯胺微球能够对丝素蛋白纳米纤维起到支撑作用，有利于提高抗菌复合纤维膜断裂伸长率及溶胀率，使得抗菌复合纤维膜表现较好的力学性能及溶胀性能，并且，借助聚苯胺独特的化学稳定性、生物相容性及抗菌性，能够使得抗菌复合纤维膜具有良好的生物相容性及抗菌性，对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌等起到有效的抑菌作用。

36、2、本发明中，通过对抗菌复合纤维膜进行卤化处理，能够将抗菌复合纤维膜中聚苯胺成分的氨基转化为n-卤胺结构，形成n-卤胺类有机物，进而在n-卤胺类有机物与水分子接触后，使得n-cl释放出强氧化性的cl离子能够将细菌的细胞膜破坏，从而影响细菌中细胞酶的代谢过程及其活性，促使细菌死亡，如此达到有效的杀菌抑菌目的，有利于提高抗菌丝素蛋白复合材料的抗菌性能。

37、3、本发明中，通过对卤化后的抗菌复合纤维膜进行膜表面褶皱化修饰，使得经过空气等离子体刻蚀后的抗菌复合纤维膜表面出现纳米级的点状不规则结构，有效改善抗菌复合纤维膜表面的亲水性能及细胞黏附性能，进一步提高抗菌复合纤维膜的细胞相容性，达到促进细胞黏附和增殖的目的。