一种金属阳离子交联海藻酸盐/细菌纤维素复合水凝胶抗菌敷料

摘要

本发明涉及一种金属阳离子交联海藻酸盐/细菌纤维素复合水凝胶抗菌敷料，所述复合水凝胶敷料为负载海藻酸盐的细菌纤维素膜浸入金属阳离子水溶液中形成。复合水凝胶材料制备方法新颖、简便，原料来源广泛，获得的凝胶材料具备pH响应抗菌特性，可在感染伤口区域充当智能响应敷料。

说明书

技术领域

本发明属于抗菌辅料领域，特别涉及一种金属阳离子交联海藻酸盐/细菌纤维素复合水凝胶抗菌敷料。

背景技术

皮肤是身体的最大器官，对维持体内稳态和生理平衡起着至关重要的作用。皮肤的结构和功能很容易受到割伤、烧伤、外科手术以及疾病的影响而遭到破坏。皮肤损坏以后，它的结构和功能必须尽快重建以确保机体的内平衡。敷料是人们治愈皮肤创伤最主要的医疗产品。长期以来，传统敷料(纱布、绷带等)的主要功能，包括保持创面干燥、吸收渗出液、阻止细菌入侵等，被认为是治愈创伤过程的关键。然而，这个观点在过去的数十年中已悄然改变。敷料不再仅仅起到被动治愈创伤的作用，而是在创伤治愈过程中能主动控制感染，起到抗菌作用，又能提供一个合适的治愈环境。

众所周知，多种金属阳离子对细菌具有抑制作用。金属离子的抗菌作用已经探索了数千年，并且某些金属离子(例如银和铜)对细菌细胞的毒性比人的高，铈不能穿透哺乳动物的细胞膜。因此，金属离子对人体细胞的不利影响较小。锌，铜和镁(可检测量10

海藻酸盐(Alg)是从褐藻中提取的一种天然聚合物。它无毒，是线性的阴离子多糖，且具有离子交换特性。它价格低廉，来源广，具有很强的亲水性，免疫原性以及一定的生物惰性，已经应用于细胞包封和药物缓释等多种医学应用，此外，海藻酸盐创伤愈合领域的临床应用价值已经得到认可，商业前景远大。但是单一的海藻酸盐机械强度低，凝胶态下的更换敷料困难。

细菌纤维素(Bacterial nanocellulose,BNC)主要是由醋酸细菌生产的一种天然纳米纤维素材料，具有独特的纳米级纤维网络和孔隙结构，与具有相同分子式的植物纤维素相比，BNC还具有出色的保水能力(98–99％)，在湿态下具有出色的机械性能，极大的比表面积，高结晶度和纯度，良好的生物相容性。在医用敷料产业具有广阔的应用前景。目前，市场上已有一些细菌纤维素敷料产品，这些敷料产品可减少对伤口的刺激，有效缓解疼痛，能有效治愈烧伤和慢性溃疡创面，比其他敷料产品能更有效地促进创面愈合。随着人类需求不断提高，需要通过相关技术或者方法来赋予其相应功能，从而使其在医用敷料方面有更好的、更广阔的应用前景。

CN110124098A公开了一种细菌纤维素/海藻酸钠/聚乙烯醇复合抗菌敷料及其制备方法，虽然运用海藻酸钠和聚乙烯醇等健康环保高分子材料与细菌纤维素复合，对人体没有毒副作用，不含对人体有害的化学物质，但其方法引入多种成分，实验操作复杂，产品匀度不佳。

CN111012797A公开了一种治疗银屑病水凝胶敷料及其制备方法，虽然是在海藻酸盐/聚丙烯酰胺互穿网络结构水凝胶中化学交联铷、镁和锌离子，但是与本发明相比，其材料制备工艺相对复杂太多，制备步骤多，使用化学试剂多，包括需要交联剂、促进剂和引发剂等；虽交联金属离子，经过多次复合，金属离子的释放效果并不显著。另外，聚丙烯酰胺作为第一网络，与细菌纤维素相比，湿强性能弱很多，在更换敷料时仍会撕裂。值得关注的是，聚丙烯酰胺的单体化合物——丙烯酰胺具有强致癌性，在美容和医疗行业基本被禁止，然而细菌纤维素无毒，且生物相容性好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种金属阳离子交联海藻酸盐/细菌纤维素复合水凝胶抗菌敷料，避免出现传统敷料保湿性不强，隔菌性较差，促愈性能弱等的问题；解决单一海藻酸盐敷料的强度差、需要第二敷料的难题。

本发明的一种复合水凝胶，所述复合水凝胶为金属离子交联海藻酸盐/细菌纤维素互穿网络水凝胶，其中细菌纤维素为第一网络基质，金属离子交联海藻酸盐为第二网络并交互穿插固定在细菌纤维素网络中，获得双网络结构的复合物。

所述金属离子Mn

本发明的一种复合水凝胶的制备方法，包括：

(1)将细菌纤维素膜置于可溶性海藻酸盐水溶液中，振荡浸渍过夜，得到负载有海藻酸盐水溶液的细菌纤维素膜；

或者，利用真空抽吸或压力渗透的方式将海藻酸钠水溶液挤压入细菌纤维素膜的网络中，得到负载有海藻酸盐水溶液的细菌纤维素膜；

(2)将上述负载有海藻酸盐水溶液的细菌纤维素膜浸泡金属阳离子的水溶液中，得到复合水凝胶。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(1)中海藻酸盐为海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸铵的一种或几种。

所述步骤(1)中海藻酸盐水溶液的浓度为1w/v％。

所述步骤(1)中振荡浸渍过夜是在160rpm转速下浸泡12-24h；真空抽吸的真空度或者压力渗透的压力为11-65KPa。

所述步骤(2)中金属阳离子的水溶液为Mn

本发明提供一种所述方法制备的复合水凝胶。

本发明提供一种基于所述复合水凝胶的pH响应抗菌辅料。

本发明提供一种所述pH响应抗菌敷料在制备治疗感染创面外用制剂中的应用。

本发明利用真空抽吸或者压力渗透的方式将可溶海藻酸盐水溶液挤压入细菌纤维素膜网络中，得到本发明海藻酸盐/细菌纤维素复合水凝胶；再将负载有海藻酸盐水溶液的细菌纤维素膜浸泡到含有不同金属阳离子的水溶液中，得到金属阳离子交联海藻酸盐/细菌纤维素复合水凝胶敷料。该复合水凝胶敷料具有广谱抗菌、pH敏感的金属离子释放，以及高的水凝胶机械强度等特性。通过体内外的测试及评估，证明该复合水凝胶敷料能够加速皮肤伤口愈合。

(1)本发明所用主要原料为细菌纤维素、可溶海藻酸盐，均为健康环保高分子材料，对人体没有毒副作用，并利用浸渍或者压力扩散的方法，将可溶海藻酸盐均匀分散在细菌纤维素网络中，然后将负载海藻酸盐的细菌纤维素膜浸入金属阳离子水溶液中交联形成第二网络水凝胶，最终获得与第一网络互穿的、湿强增强，并具有抗菌活性的复合水凝胶。结构原理如图13所示。

(2)现有的海藻酸钙敷料有一定的止血性能，但是单一的海藻酸盐机械强度低，凝胶态下的更换敷料困难。与细菌纤维素结合后，凝胶态湿强增加，可任意裁剪，控制敷料形状，具有良好的应用前景；作为创伤敷料应用时，在创伤初期，及时止血；在中后期大量吸收伤口渗出液，且易于更换敷料。

(3)交联金属阳离子，不仅可提高机械性能，获得广谱抑菌性，保障创口安全快速愈合，而且其不粘连皮肤，可按需要多次更换。基于上述特质，金属阳离子交联海藻酸盐/细菌纤维素复合水凝胶敷料具有很好的商业优势。

(4)金属离子交联的海藻酸盐/BNC复合水凝胶敷料具有pH响应的抗菌活性，低pH环境下金属离子的释放率增加，可用于感染创面，获得的凝胶材料具备pH响应抗菌特性，可在感染伤口区域充当智能响应敷料。

(5)本发明通过真空抽吸或者压力渗透的方法将海藻酸钠与细菌纤维素结合，方法简单，对实验条件要求不高，相比于常规浸渍法，复合高效均匀，用时短，成本低廉，可大批量生产。

附图说明

图1为实施例1制备的Alg交联不同种类、不同浓度金属阳离子的宏观图片(a)以及抗压强度图(b)、(c)。

图2为实施例2～7制备的BNC、Alg水凝胶和不同金属阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的表面的SEM形貌观察。A为BNC为第一网络，Alg形成的第二网络的双网络结构复合凝胶示意图；B1-B7为不同金属离子交联的海藻酸盐凝胶的宏观形貌；C为BNC，D1-D7为不同金属离子交联的Alg/BNC复合水凝胶敷料及其对应的SEM结构。

图3为实施例2～7制备的复合水凝胶敷料与对照组对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌活性图。

图4中a.和b.为实施例2～7制备的BNC与不同金属阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的力学性能表征图。

图5为实施例2～7制备的不同金属阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料在不同pH下金属离子的累积释放曲线图(其中pH 5.5:黑色矩形；pH 7.4:红色圆圈，pH 8.4:蓝色三角形)。

图6为实施例2～7制备的BNC与不同金属阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的全血凝固实验图。

图7为实施例2～7制备的BNC与不同金属阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的体外溶血实验图。

图8为实施例2～7制备的不同金属阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的细胞毒性评价图。

图9为实施例2～7制备的不同金属阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的荧光观察图。

图10为实施例2～7制备的BNC与不同金属阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料体外愈合性能评价图。

图11为实施例2～7制备的BNC与不同金属阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料体外创伤愈率测试评价图。

图12为本发明制备流程图。

图13为凝胶结构原理示意图。

具体实施方式

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

(1)配制质量浓度为1w/v％的海藻酸钠溶液，配置方法取1g海藻酸钠(国药集团化学试剂有限公司)溶于100ml去离子水中。

(2)分别配制浓度为0.5mol/L、0.3mol/L、0.1mol/L、0.05mol/L的MnSO

(3)在25℃下，将步骤(1)中的5mL海藻酸钠溶液转移到六孔板中，然后缓慢加入步骤(2)中的阳离子溶液以覆盖海藻酸钠溶液，以30rpm的转速，室温下振摇24h。

(4)将步骤(3)中的水凝胶取出，用去离子水洗涤3次，以去除多余的阳离子。

(5)通用材料测试机对步骤(4)中的水凝胶进行压缩测量。使用通用材料测试机(H5K-S，Huns field Test Equipment Ltd.，英格兰)进行压缩测量。在25℃下以0.5mm/min的速度和10N的力进行压缩的测量，直到变形超过50％。每个测试重复八次，并给出平均值±标准差。

图1为Alg交联不同种类、不同浓度阳离子的宏观图片(a)以及抗压强度图(b)、(c)。由图可知，藻酸盐水凝胶的性质受到阳离子浓度的高度影响，即在高浓度的阳离子与海藻酸钠形成刚性水凝胶(a)。所有阳离子交联的Alg均显示出有均匀的三维水凝胶形成。压缩测量表明，Alg-Cu水凝胶变形所承受的压缩压力大于其他阳离子交联的Alg，其次是Alg-Co，Alg-Ce，Alg-Zn，Alg-Mn和Alg-Ag。浓度为0.05mol/L的AgNO

实施例2

(1)海藻酸钠溶液制备方法与实施例1中方法相同。

(2)配制浓度为0.05mol/L的MnSO

(3)以木醋杆菌为菌种(所用菌株为Gluconacetobacter xylinus ATCC 23770，购自美国菌种保藏中心)，经液体培养基30℃恒温静置培养10天后，取出细菌纤维素膜置于浓度为10g/L的NaOH(国药集团化学试剂有限公司)溶液中，在80℃下处理2h后取出，用去离子水漂洗至中性后获得细菌纤维素膜。

(4)在25℃下，将步骤(1)中得到的细菌纤维素膜放置于漏斗底部，然后将50mL的海藻酸钠溶液添加到漏斗中，在15kPa的真空度下，通过真空抽吸获得BNC/Alg水凝胶膜。为防止最后压力过大，BNC膜被吸扁，当漏斗中留有10mL溶液时，停止抽真空。

(5)将步骤(4)中得到的细菌纤维素/海藻酸钠水凝胶膜浸泡在步骤(2)中的0.05mol/L的MnSO

(6)将步骤(5)中的水凝胶膜取出，用去离子水洗涤3次，以去除多余的阳离子。

(7)将步骤(6)中得到的复合水凝胶敷料取出，进行宏观观察：经过零下40～50℃冷冻干燥48～72h后，观察到冻干样品的微观形态，包括合成阳离子交联的藻酸盐/BNC敷料，BNC/Alg和原始BNC。

(8)对步骤(7)中的复合水凝胶敷料冻干样品进行微观形态观察：将样品固定在双导电带上并喷涂金颗粒。使用场发射扫描电子显微镜观察表面表征。

(9)对步骤(6)中得到的复合水凝胶敷料海藻酸盐含量的测量：使用半径为3cm的圆形BNC/Alg膜。BNC/Alg敷料中水和藻酸盐的含量使用以下公式获得：

W

W

其中W

(10)对步骤(6)中得到的复合水凝胶敷料进行的持水量和吸水量的测量：在25℃下，使用半径为3cm的圆形复合水凝胶敷料。将敷料放在离心管底部的棉纱布上以吸收水分。使用以下公式计算出敷料的持水量(WHC)和吸水量(WAC)，纤维内持水量(WBF)和材料内水的分布量(WDWM)：

WHC＝W

WAC＝W

WBF＝W

WDWM＝(W

其中W

(11)对步骤(6)中得到的复合水凝胶敷料抗菌活性进行测试：将约0.25mL(1×105～3×105CFU/mL)的已调整菌种接种物与一块无菌对照和复合敷料直接接触。在37℃下，与样品接触24h后，将样品移入20mL经高压灭菌的SCDLP培养基中，使用涡旋混合器从样品中洗去活细菌细胞。在连续稀释后，通过将稀释液涂布在琼脂板上来定量活细菌细胞的数量。

(12)对步骤(6)中得到的复合水凝胶敷料进行机械性能测试：将所有样品切成1.5×5cm的矩形，在25℃下，使用通用材料测试机评估敷料的力学强度。拉伸速率50mm/min。

(13)pH响应释放阳离子测试：使用电感耦合等离子体质谱仪测量阳离子的释放，记录48h。将复合敷料切成直径为3cm的圆片形状。在37℃下，将圆片分别浸入pH为5.5、7.4和8.4的10mL磷酸盐缓冲液中，并在40rpm的搅拌下分别孵育12、24、48h。并在每个时间点，收集上清液以测量阳离子的释放，收集上清液的同时，加入10mL的新鲜磷酸盐缓冲液以补偿减少的溶液。

(14)药物释放动力学测试：使用药物释放研究中常用的动力学模型拟合阳离子的释放曲线。使用的模型如下：

Q

Q

Ln(1-Q

其中Q

(15)体外全血凝固测试：将一块无菌合成敷料(直径为1cm的圆片形状)放入试管中并在37℃下预热，然后将100μL重钙化的全血溶液(在2mL血液中加入20μL 0.25M CaCl

(16)体外溶血率测量：在25℃下将全血在116×g下离心10min获得红细胞。将红细胞用磷酸盐缓冲液(PBS)轻轻漂洗3次。然后将洗涤后的红细胞稀释至最终浓度为5％(v/v)。在此之前，将无菌敷料置于24孔板中，保持在37℃下，浸入生理盐水溶液中2h。除去盐溶液后，向孔中加入2mL去离子水作为阳性对照，氯化钠溶液作为阴性对照。然后将500μL红细胞悬液添加到每个孔中，然后在37℃下孵育2h，最后用移液管轻轻移出1mL上清液，并转移到新管中。将所有样品在115×g下离心15min。将获得的上清液轻轻转移至新的96孔板中。使用酶标仪读取溶液在550nm处的吸光度。使用以下公式计算复合敷料的溶血率：

溶血率＝(OD

OD

(17)细胞毒性试验：将一块无菌敷料(直径为1cm的圆片)放置在24孔板中。将L929成纤维细胞以1×10

通过使用细胞计数试剂盒(CCK-8)测量细胞毒性：除去培养基并用PBS洗涤细胞3次后，向24孔板的每个孔中加入400μL含有10％CCK-8试剂的DMEM。孵育1h后，在第1、3和5天在450nm下测量每个孔100μL上清液的吸光度。

通过使用活/死染色方法测量细胞毒性：细胞与培养基直接接触72h后，去除培养基，PBS洗涤培养基3次。将活/死染色液加入到材料表面，37℃孵育30min，去除染色液，在共聚焦扫描显微镜下观察敷料材料。

(18)体内修复测试：随机选择大鼠，喂以标准饮食，并在实验室手术前(24℃～27℃)适应环境一周。对于手术部分，所有操作均在无菌条件下进行。通过以0.4mg/kg体重的剂量注射水合氯醛来麻醉大鼠。将大鼠的背部区域剃毛，并用75％的乙醇消毒作为手术准备。在中线的两侧皮肤上每间隔3cm产生一个正方形的全层伤口，大小为5×5mm。伤口用2×2cm无菌敷料包裹。每天更换相同的无菌敷料。手术后，对大鼠进行观察直到第12天，定期拍摄照片。使用以下公式计算伤口愈合率(％)：

创伤愈合率(％)＝[(Area

其中Area

实施例3

(1)海藻酸钠溶液制备方法与实施例1中方法相同。

(2)除配制浓度为0.05mol/L的CuSO

(3)按照实施例2中的方法进行宏观观察。

(4)按照实施例2中的方法进行微观形态观察。

(5)按照实施例2中的测试方法进行海藻酸盐的含量测试(表1)。

(6)按照实施例2中的测试方法进行持水量和吸水量测试(表2)。

(7)按照实施例2中的测试方法进行机械性能测试。

(8)按照实施例2中的测试方法进行抗菌活性测试。

(9)按照实施例2中的测试方法进行阳离子的释放测试。

(10)按照实施例2中的测试方法进行药物释放动力学测试(表3)。

(11)按照实施例2中的测试方法进行体外全血凝固测试测试。

(12)按照实施例2中的测试方法进行体外溶血率测试。

(13)按照实施例2中的测试方法进行细胞毒性实验。

(14)按照实施例2中的测试方法进行体内修复测试。

实施例4

(1)海藻酸钠溶液制备方法与实施例1中方法相同。

(2)除配制浓度为0.05mol/L的AgNO

(3)按照实施例2中的方法进行宏观观察。

(4)按照实施例2中的方法进行微观形态观察。

(5)按照实施例2中的测试方法进行海藻酸盐的含量测试(表1)。

(6)按照实施例2中的测试方法进行持水量和吸水量测试(表2)。

(7)按照实施例2中的测试方法进行机械性能测试。

(8)按照实施例2中的测试方法进行抗菌活性测试。

(9)按照实施例2中的测试方法进行阳离子的释放测试。

(10)按照实施例2中的测试方法进行药物释放动力学测试(表3)。

(11)按照实施例2中的测试方法进行体外全血凝固测试测试。

(12)按照实施例2中的测试方法进行体外溶血率测试。

(13)按照实施例2中的测试方法进行细胞毒性实验。

(14)按照实施例2中的测试方法进行体内修复测试。

实施例5

(1)海藻酸钾溶液制备方法与实施例1中方法相同。

(2)除配制浓度为0.05mol/L的CoSO

(3)按照实施例2中的方法进行宏观观察。

(4)按照实施例2中的方法进行微观形态观察。

(5)按照实施例2中的测试方法进行海藻酸盐的含量测试(表1)。

(6)按照实施例2中的测试方法进行持水量和吸水量测试(表2)。

(7)按照实施例2中的测试方法进行机械性能测试。

(8)按照实施例2中的测试方法进行抗菌活性测试。

(9)按照实施例2中的测试方法进行阳离子的释放测试。

(10)按照实施例2中的测试方法进行药物释放动力学测试(表3)。

(11)按照实施例2中的测试方法进行体外全血凝固测试测试。

(12)按照实施例2中的测试方法进行体外溶血率测试。

(13)按照实施例2中的测试方法进行细胞毒性实验。

(14)按照实施例2中的测试方法进行体内修复测试。

实施例6

(1)海藻酸钠溶液制备方法与实施例1中方法相同。

(2)除配制浓度为0.05mol/L的Ce(NO

(3)按照实施例2中的方法进行宏观观察。

(4)按照实施例2中的方法进行微观形态观察。

(5)按照实施例2中的测试方法进行海藻酸盐的含量测试(表1)。

(6)按照实施例2中的测试方法进行持水量和吸水量测试(表2)。

(7)按照实施例2中的测试方法进行机械性能测试。

(8)按照实施例2中的测试方法进行抗菌活性测试。

(9)按照实施例2中的测试方法进行阳离子的释放测试。

(10)按照实施例2中的测试方法进行药物释放动力学测试(表3)。

(11)按照实施例2中的测试方法进行体外全血凝固测试测试。

(12)按照实施例2中的测试方法进行体外溶血率测试。

(13)按照实施例2中的测试方法进行细胞毒性实验。

(14)按照实施例2中的测试方法进行体内修复测试。

实施例7

(1)海藻酸铵溶液制备方法与实施例1中方法相同。

(2)除配制浓度为0.05mol/L的ZnCl

(3)按照实施例2中的方法进行宏观观察。

(4)按照实施例2中的方法进行微观形态观察。

(5)按照实施例2中的测试方法进行海藻酸盐的含量测试(表1)。

(6)按照实施例2中的测试方法进行持水量和吸水量测试(表2)。

(7)按照实施例2中的测试方法进行机械性能测试。

(8)按照实施例2中的测试方法进行抗菌活性测试。

(9)按照实施例2中的测试方法进行阳离子的释放测试。

(10)按照实施例2中的测试方法进行药物释放动力学测试(表3)。

(11)按照实施例2中的测试方法进行体外全血凝固测试测试。

(12)按照实施例2中的测试方法进行体外溶血率测试。

(13)按照实施例2中的测试方法进行细胞毒性实验。

(14)按照实施例2中的测试方法进行体内修复测试。

表1海藻酸盐的含量测试

由上表可知，BNC的重量为3.35±0.15g，其中包含3.28±0.08g的水和0.024±0.001g的纯BNC纤维，吸入Alg水溶液后的同一块BNC膜的重量为2.85±0.01g，其中包含0.024±0.001g的纯BNC纤维和2.85±0.13g 1％Alg。结果可说明，经过真空抽吸后，饱和的BNC内部水分的85.66％被Alg代替，这表明Alg填充到BNC内部。而BNC内未被Alg替代的14.34g水被损失，可能是因为水与Alg之间存在粘度差。

表2实施例2-7的持水量和吸水量测试

WHC

由上表可知，BNC/Alg-Ag、BNC/Alg-Co、BNC/Alg-Cu、BNC/Alg-Zn、BNC/Alg-Mn、BNC/Alg-Ce的复合敷料的持水量别为49.55、23.34、20.16、23.66、42.25和37.38g/g，而原始BNC为20.54g/g，这体现出得到的复合材料的WHC均有所提高。WAC是吸收创面渗出液，维持创面湿润、整洁微环境的重要因素。与原始BNC的WAC 15.24g/g相比，BNC/Alg-Ag、BNC/Alg-Co、BNC/Alg-Cu、BNC/Alg-Zn、BNC/Alg-Mn、BNC/Alg-Ce冻干水凝胶的WAC分别为46.52、19.26、17.51、21.26、31.38和33.89g/g，这表明相较于BNC复合敷料的吸湿能力更强。用WBF体现材料为伤口部位提供的水分环境。通过测量得知，在所有复合敷料中，WBF均大于原始BNC，且BNC/Alg-Ag的WBF最高，为37.13g/g。WDWM反映的是伤口敷料内液体的分布情况，BNC/Alg-Ce、BNC/Alg-Zn的WDWM几乎是是对照组BNC的三倍。

表3实施例2-7的药物释放动力学测试

由上表可知，总的来说，铜的释放动力学与零阶模型(r2>0.99)，银和铈(r2>0.98)，钴和锰(r

如图2所示为BNC、BNC/Alg和不同阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的表面的SEM形貌观察。用SEM观察到的形态表明，原始BNC的孔隙结构在真空抽吸Alg后，Alg分子并注入BNC纳米纤维网络，BNC的纳米纤维由于施加的压力而受到挤压，SEM图像均显示。吸附入BNC中的所有阳离子交联的Alg水凝胶均匀分布并充满BNC的孔。

如图3所示为复合水凝胶敷料与对照组对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌活性图。在接触细菌细胞24h后，与原始BNC相比，所有敷料均显示出广谱抗菌作用。BNC/Alg-Co可以最大程度地减少活细菌细胞的数量，其次是BNC/Alg-Ag，BNC/Alg-Zn，BNC/Alg-Cu，BNC/Alg-Mn和BNC/Alg-Ce。

如图4所示为BNC与不同阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的力学性能表征图。由图可知，水饱和原始BNC水凝胶的极限拉伸强度仅为0.05±0.06MPa，通过在BNC/Alg中引入阳离子提高了机械性能。BNC/Alg-Cu、BNC/Alg-Co、BNC/Alg-Zn、BNC/Alg-Mn、BNC/Alg-Ag、BNC/Alg-Ce的拉伸强度分别达到0.53±0.02MPa、0.47±0.06,MPa、0.29±0.06MPa、0.19±0.04MPa、0.17±0.07MPa、0.157±0.05MPa；

图4中a.为杨氏模量。

如图5所示为不同阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料在不同pH下金属离子的累积释放曲线图。pH 5.5时从敷料中释放出的阳离子比pH 7.4和8.4更多。从BNC/Alg-Co、BNC/Alg-Ag释放阳离子比BNC/Alg-Zn、BNC/Alg-Mn、BNC/Alg-Cu和BNC/Alg-Ce释放的更快。

如图6所示为BNC与不同阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的全血凝固实验图。在最初的10min内，BNC/Alg-Cu和BNC/Alg-Zn的凝结率最高，其次是BNC/Al-Ce，BNC/Al-Co，BNC/Alg-Mn和BNC/Alg-Ag。前5min的BNC/Alg-Ag吸光度约为0.53，高于所有其他材料，但低于原始BNC。在第二，第三，第四和第五个10min内，BNC/Alg-Co，BNC/Alg-Ce和BNC/Alg-Mn的吸光度高于原始BNC，但其他材料的吸光度接近且小于原始BNC。

如图7所示为BNC与不同阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的体外溶血率实验图。尽管所有敷料都显示出低于3.1的吸光度，这很适合作为伤口敷料，但BNC/Alg-Cu的溶血率最低，为0.48，接近原始BNC，其余组依次为：BNC/Alg-Ce

如图8所示为不同阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的细胞毒性评价图，如图9所示为不同阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料的荧光观察图，如图所示，没有一种敷料对L929成纤维细胞有毒。敷料材料表面上的L929成纤维细胞的细胞活力和增殖表明该材料用作功能性伤口敷料的安全性。与其他阳离子相比，成纤维细胞在含有Ce

如图10所示为BNC与不同阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料体外愈合性能评价图，如图11所示为BNC与不同阳离子交联Alg/BNC复合水凝胶敷料体外创伤愈率测试评价图。根据体外研究的结果，在大鼠模型中进行了愈合评价。将复合敷料作为伤口敷料应用于大鼠背侧区域产生的伤口，并且将原始BNC用作对照敷料进行比较。定期拍摄照片，监测不同材料的愈合能力12天，均体现治愈创口能力。8天后BNC/Alg-Zn的愈合率更为明显。与原始BNC相比，所有敷料都可以更快地促进伤口愈合。原始的BNC在12天内在测试中显示出最慢的愈合速度。

对比例1

一种细菌纤维素/海藻酸钠/聚乙烯醇复合抗菌敷料及其制备方法，复合抗菌敷料具有海藻酸钠、聚乙烯醇与细菌纤维素形成的三维互穿网络结构，硼酸扩散在网络内部。是通过将细菌纤维素膜浸渍在海藻酸钠/聚乙烯醇混合液后，与硼酸/氯化钙交联固定。虽然运用海藻酸钠和聚乙烯醇等健康环保高分子材料与细菌纤维素复合，具有广谱抗菌性，对人体没有毒副作用，不含对人体有害的化学物质，但其方法引入多种成分，实验流程较多，操作步骤繁杂。

对比例2

通过负压渗透法或正压法将胶原浸入细菌纤维素中，交联剂交联浸入细菌纤维素复合材料中的胶原，得到细菌纤维素/胶原互穿网络复合材料，再将材料浸泡于壳聚糖或其衍生物类抗菌剂溶液中，制备得到细菌纤维素/胶原-壳聚糖复合材料。该方法运用与本发明相类似的负压渗透法和正压法，将胶原浸入细菌纤维素网络中，但后期使用戊二醛等化学交联剂，若清洗不充分，会引起细胞毒性。

对比例3

CN111012797A一种治疗银屑病水凝胶敷料及其制备方法，虽然是在海藻酸盐/聚丙烯酰胺互穿网络结构水凝胶中化学交联铷、镁和锌离子，具有高粘度等优点。但是与本发明相比，其材料制备工艺相对复杂，制备步骤较多；使用交联剂，存在低毒性；虽交联金属离子，经过多次复合，金属离子的释放效果并不显著，无pH响应性。

而本发明中所使用的BNC为天然材料，绿色环保，制备工艺简单，操作要求较低；本发明在以BNC作为基材结合其他材料制备成复合敷料后，其足以为伤口提供湿润环境。最后，本发明低pH环境下金属离子的释放率增加，可在感染伤口区域充当智能响应抗菌敷料。