壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜的制备方法

摘要

本发明提供了一种壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：在质量分数为2-90％的醋酸水溶液中加入抗菌药物粉末，用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解，称取壳聚糖和聚氧化乙烯粉末加入到上述溶液中，搅拌得到纺丝液；第二步：将纺丝液加入到推注器中进行静电纺丝，将得到的静电纺丝膜置于盛有25％戊二醛水溶液的干燥器中进行交联12-36h，干燥，最终得到壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜，其纤维直径为150-600nm。本发明所制备的电纺超细纤维膜具有良好的贴合性、柔韧性，良好的抗菌、止血、吸收渗出液、愈创等特点，通过壳聚糖与抗菌药复合比例的设计，可满足不同抗感染要求、不同种类的创面护理和医用敷料领域。

说明书

技术领域

本发明属于复合纳米纤维创伤敷料的制备技术领域，具体涉及一种医用敷料 用抗菌超细纤维膜及其制备方法。

背景技术

随着全球人口老龄化加剧和肥胖症患病率的增加，加剧了非愈合性腿部溃 疡、糖尿病足和褥疮(压疮)等慢性伤口的发生率。传统敷料在治疗这类慢性伤 口上的功效微乎甚微，给患者的身体和精神上带来了极大的痛苦。慢性和复杂伤 口由于很难治愈，伤口感染率高，严重者甚至导致死亡、截肢等并发症，被看做 是全球医疗领域面临的巨大挑战。高端敷料的出现无疑给患有慢性伤口的患者带 来治愈和减轻痛苦的希望。目前高端敷料主要包括水胶体敷料、泡沫敷料、海藻 酸敷料、水凝胶敷料以及含银敷料等。

尽管高端敷料能够避免传统敷料性能的单一性，但其却无法满足抗菌、保湿、 护创、促愈等伤口治疗的多种要求。大部分新型敷料虽然能为创面创造湿润的微 环境，但本身并不含抗菌成分，无法抵抗外界微生物入侵伤口。使用负载抗菌剂 的医用敷料是预防创面发生侵袭性感染的重要措施之一，可以充分降低伤口感 染，促进伤口愈合。目前，用于负载的抗菌剂主要包括有机抗菌剂、无机抗菌剂 和抗生素等。公开号CN102074703A的专利公开了一种含银纤维的抗菌伤口敷 料，这种敷料能够持续地释放银离子，提供长期有效的抗菌功能；公开号CN 101297976A的专利制备了一种银/壳聚糖抗菌型纳米纤维膜，经抗菌测试，该纤 维膜24小时后对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等还具有较高的致死率；公开号CN 102392347A的专利介绍了一种含银水凝胶作为芯层，普通长丝作为壳层的复合 纤维的制备方法，以期解决目前纳米银暴露在空气中易被氧化、处于内部易被封 闭的问题；公开号CN101062426A的专利公开了以壳聚糖/聚乙烯醇/水溶性抗菌 药物为原料，采用静电纺丝制备生物敷料的方法，其中聚乙烯醇的应用受其分子 量和聚合度的影响，对组织产生不同程度的毒性，此外，其自身对于细菌的抑制 性尚有待于进一步证实；公开号CN102266582A的专利公开了载有药物的可生 物降解纳米纤维医用敷料的制备方法，采用多孔纳米纤维膜浸泡在治疗性药物溶 液中的方法，制得的敷料能够吸收组织渗出液、保持创伤周围的湿润，并具有抗 菌、止血，有利于创面组织生长和再生的优点；公开号CN102210885A的专利 公开了以壳聚糖乳酸盐与透明质酸的复合材料为基材，添加抗生素，采用冷冻干 燥工艺制备高透气率、高吸收性和保湿性海绵创面敷料的方法；公开号CN 1579559A的专利采用Coγ-射线或高能电子束射线辐射交联制备壳聚糖/聚乙 烯醇载药水凝胶敷料，具有抗菌性、高含水量、力学强度佳、透气性好的特点， 但成本高、危险性大、易破坏壳聚糖、聚乙烯醇和药物分子结构；Marziyeh  Jannesari等制备的复合聚乙烯醇/聚醋酸乙烯酯纳米纤维垫用作创伤敷料，能够 控制盐酸莫西沙星的释放，利用纳米纤维高的孔隙率来提高创伤敷料的吸收性； Antoniya Toncheva等采用静电纺的方法，以聚乳酸(PLA)-聚乙二醇(PEG)共聚物 负载氟喹诺酮类抗生素，可以有效避免创伤敷料在使用初期药物突释现象的发 生。

在目前负载抗菌剂的研究中，多以负载银抗菌敷料的研究和应用为主，对于 负载有机抗菌剂药物的报道很少，但是，有关纳米银对人体的生物负效应，尤其 是长期频繁使用或大量使用时的慢性毒性反应尚不十分清楚。又由于负载有机抗 菌药物具有起效迅速、抗菌作用明显，在制备过程不会破坏基材及药物活性，在 治疗期限不会产生明显耐药性等优点，因此，有必要在开发银系抗菌剂负载敷料 的同时，研究有机抗菌剂对敷料的负载应用及评价其临床应用和耐药性，这对于 负载型抗菌敷料的开发和扩宽其应用范围具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种以壳聚糖为载体负载有机抗菌药复合超细纤维膜 的制备方法。基于静电纺丝成膜技术，利用壳聚糖作为载药体系，降低了药物在 载体中的扩散速度，延长了释放时间，使得药物在人体伤口处逐级释放，可以在 较长时间内维持伤口处有效的药物浓度。无需频繁给药，即可保持药物的作用效 果，同时避免了药物“突释”现象的产生，还可以调节药物的释放速度与释放时 间。

为了达到上述目的，本发明提供了一种壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜的 制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在质量分数为2-90％的醋酸水溶液中加入抗菌药物粉末，用磁力搅 拌器搅拌使其充分溶解，称取壳聚糖和聚氧化乙烯粉末加入到上述溶液中，搅拌 得到纺丝液；

第二步：将纺丝液加入到推注器中，在纺丝电压为8-25kv、纺丝液给进速率 为0.08-1.0mL/h、接收距离为10-35cm、纺丝温度为15-50℃以及相对湿度为 20-60％的条件下进行静电纺丝，将得到的静电纺丝膜置于盛有25％戊二醛水溶 液的干燥器中进行交联12-36h，交联后置于真空干燥箱中干燥12-36h，以除去 残留溶剂和交联剂戊二醛，最终得到壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜，其纤维 直径为150-600nm。

优选地，所述第一步纺丝溶液中聚合物的浓度为3-6wt％，壳聚糖占聚合物 的质量百分比为10-93wt％，抗菌药物与聚合物的质量比为5-15∶100。

优选地，所述第一步中的壳聚糖为白色粉末，脱乙酰度＞95％，级别为医用 级。

优选地，所述第一步中的聚氧化乙烯为白色粉末，分子量为400-1000KDa。

优选地，所述第一步中的抗菌药物为盐酸莫西沙星、盐酸环丙沙星、美福仙 (头孢西丁钠)或盐酸四环素。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过静电纺丝方法制得的载药纳米纤维膜，具有广谱、高效的抗 菌作用，并且能够均匀、稳定的释放。

2.静电纺丝方法制得的载药超细纤维膜，能有效增大药剂的表面积，利用 超细纤维高的孔隙率，均匀的孔径，药物可以缓慢持续的释放，使药物能够充分 地被人体吸收，无需频繁给药，即可保持药物的作用效果，降低了药物的毒副作 用。

3.载药纤维膜材以壳聚糖为载体，壳聚糖本身具有广谱抗菌、止血、吸收 渗出液、愈创，以及良好的生物相容性和生物可降解性，用作敷料时可与抗菌药 物协同抗菌，形成复合型抗菌效果。还可根据需要设计不同载药量的敷料用于不 同程度的创面治疗，有效地促进伤口愈合。

4.超细纤维膜柔软易于与皮肤贴合，具有良好的柔韧性，使用创面敷料时， 可根据伤口的大小进行裁剪，减轻敷料对创面组织的刺激作用。同时，也可以防 止创面粘连，避免二次创伤的产生。

5.本发明采用的壳聚糖是一种天然材料，来源广泛，价廉易得，环保可生 物降解，可以减少医疗废物的产生。

附图说明

图1为实施例1中得到的负载盐酸环丙沙星(CipHCl)超细纤维的扫描电镜图片；

图2为实施例2中得到的负载盐酸环丙沙星(CipHCl)超细纤维的扫描电镜图片；

图3为实施例3中得到的负载盐酸莫西沙星(MH)超细纤维的扫描电镜图片；

图4为实施例4中得到的负载盐酸莫西沙星(MH)超细纤维的扫描电镜图片；

图5为实施例1、2中得到的负载盐酸环丙沙星(CipHCl)超细纤维的抗菌效果图；

图6为实施例3、4中得到的负载盐酸莫西沙星(MH)超细纤维的抗菌效果图。

图7为实施例1、2、3、4中的载药纳米纤维在PH＝7.2-7.4的缓冲液中的体外释 放曲线。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。以下实施例中 所用的壳聚糖(CS)为白色粉末，脱乙酰度＞95％，级别为医用级。所述的聚氧化 乙烯(PEO)为白色粉末，分子量为400-1000KDa。

实施例1

用电子天平分别称取一定量的蒸馏水和冰醋酸，配成质量分数为90％的醋酸 水溶液，称取9.475g质量分数为90％的醋酸水溶液，向其加入0.025g的盐酸环 丙沙星粉末，用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解，称取0.05gPEO和0.45gCS粉末 溶解于上述溶液中，继续用磁力搅拌器搅拌12h，后用超声波震荡0.5h，最后静 置脱泡1h，获得均一、稳定的纺丝溶液。

将上述纺丝液加入到推注器中进行静电纺丝，纺丝电压为10kv，给进速率 为0.5mL/h，接收距离为20cm，环境温度为18℃，相对湿度为35％的条件下进 行静电纺丝5h。

将制得的壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜置于盛有25％戊二醛水溶液的 干燥器中，进行交联24h后置于真空干燥箱中干燥24h，以除去残留溶剂和交联 剂戊二醛，最后在干燥器中避光保存。

如图1所示，所得的壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜的纤维直径为 100-200nm，载药率为93％。

实施例2

用电子天平分别称取一定量的蒸馏水和冰醋酸，配成质量分数为90％的醋酸 水溶液，称取9.45g质量分数为90％的醋酸水溶液，向其加入0.05g的盐酸环丙 沙星粉末，用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解，称取0.05gPEO和0.45gCS粉末溶 解于上述溶液中，继续用磁力搅拌器继续搅拌12h，后用超声波震荡1h，最后静 置脱泡1h，获得均一、稳定的纺丝溶液。

将上述纺丝液加入到推注器中进行静电纺丝，纺丝电压为16kv，给进速率 为0.8mL/h，接收距离为20cm，环境温度为20℃，相对湿度为30％的条件下进 行静电纺丝5h。

将制得的壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜置于盛有25％戊二醛水溶液的 干燥器中，进行交联24h后置于真空干燥箱中干燥24h，以除去残留溶剂和交联 剂戊二醛，最后在干燥器中避光保存。

如图2所示，所得的壳聚糖基载药复合抗菌型超细纤维膜的纤维直径为 200-500nm，载药率为91％。

实施例3

用电子天平分别称取一定量的蒸馏水和冰醋酸，配成质量分数为90％的醋酸 水溶液，称取9.475g质量分数为90％的醋酸水溶液，向其加入0.025g的盐酸莫 西沙星粉末，用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解，称取0.05gPEO和0.45gCS粉末 溶解于上述溶液中，继续用磁力搅拌器搅拌12h，后用超声波震荡0.5h，最后静 置脱泡1h，获得均一、稳定的纺丝溶液。

将上述纺丝液加入到推注器中进行静电纺丝，纺丝电压为10kv，给进速率 为0.5mL/h，接收距离为20cm，环境温度为15℃，相对湿度40％条件下进行静 电纺丝5h。

将制得的壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜置于盛有25％戊二醛水溶液的 干燥器中，进行交联24h后置于真空干燥箱中进行干燥24h，以除去残留溶剂和 交联剂戊二醛，最后在干燥器中避光保存。

如图3所示，所得的壳聚糖基载药复合抗菌型超细纤维膜的纤维直径为 150-350nm，载药率为92％。

实施例4

用电子天平分别称取一定量的蒸馏水和冰醋酸，配成质量分数为90％的醋酸 水溶液，称取9.45g质量分数为90％的醋酸水溶液，向其加入0.05g的盐酸莫西 沙星粉末，用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解，称取0.05gPEO和0.45gCS粉末溶 解于上述溶液中，继续用磁力搅拌器搅拌12h，后用超声波震荡1h，最后静置脱 泡1h，获得均一、稳定的纺丝溶液。

将上述纺丝液加入到推注器中进行静电纺丝，纺丝电压为10kv，给进速率 为0.5mL/h，接收距离为20cm，环境温度为20℃，相对湿度为38％的条件下进 行静电纺丝5h。

将制得的壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜置于盛有25％戊二醛水溶液的 干燥器中，进行交联24h后置于真空干燥箱中干燥24h，以除去残留溶剂和交联 剂戊二醛，最后在干燥器中避光保存。

如图4所示，所得的壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜的纤维直径为 150-400nm，载药率为93％。

采用抑菌圈法测试该载药纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌 性，具体方法为：将实施例1-4得到的壳聚糖基载药复合抗菌超细纤维膜分别剪 成10mm的圆片，贴于涂有金黄色葡萄球菌(SA)或大肠杆菌(EC)的平板上， 在37℃隔水恒温培养箱中培养18h后观察抑菌圈。如图5和图6所示，(图5(5)： 代表实施例1中的抗菌效果；图5(6)：代表实施例2中的抗菌效果；图6(7)： 代表实施例3中的抗菌效果图；图6(8)：代表实施例4中的抗菌效果图。实施 例1-4的样品周围出现平均宽度约为21mm(金葡)、28mm(大肠杆菌)、23mm (金葡)和27mm(大肠杆菌)的抑菌圈，表明该样品具有较强的抗菌性。

采用紫外分光光度计测试每个时间节点的药物累积释放量，具体方法：将实 施例1-4制备出的壳聚糖基载药超细纤维膜称取30mg，放入透析袋中置于载有 8mLPBS的离心管中进行动态释放(放在恒温摇床中，37℃，60rmp)。利用紫外 分光光度计测得每个时间节点的药物释放浓度，最后计算出药物累积释放率，绘 制出药物累积释放率曲线(如图7)。如图7所示1h的药物累积释放率都低于10％， 24h后，药物可持续进行稳定逐级释放，释放率高于70％。这充分说明在释放初 期药物没有产生明显的突释现象，药物小分子可以很好地被包载到纳米纤维中； 壳聚糖基载药超细纤维膜在使用初期可以有效的起到抗菌效果。随着时间的延长 药物小分子可以持续稳定释放，实现耐久的抗菌效果。