非溢出抗菌亲水纤维、敷料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及医用敷料，尤其是涉及一种非溢出抗菌亲水纤维、敷料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、羧甲基纤维素钠（sodium carboxymethyl cellulose，简称cmc-na）是纤维素经羧甲基化改性得到的重要水溶性纤维素醚衍生物，其分子式为[c6h7o2(oh)4(och2coona)3]。cmc-na分子链上富含羧基（-coo-）和羟基（-oh）等亲水性官能团，具有高吸水性，能够吸收大量的水并在其表面上形成凝胶体，羧甲基纤维素钠材料的这种特性在制造具有吸收和形成凝胶性能的伤口敷料中特别有利。

2、目前，用于抗菌或消灭有害微生物的杀菌剂主要有天然抗菌剂(壳聚糖及其衍生物等)、无机抗菌剂(银系抗菌剂等)和有机抗菌剂(季铵盐类、胍盐类、酚醚类、吡咯类等)。银是一种具有广谱活性、能与哺乳动物组织相容的有用抗菌剂，银盐溶液可通过破环细菌的细胞壁和使细菌酶变性而进行杀菌，将银掺入伤口敷料中使伤口敷料具有银的抗菌性能优点的建议已有很多，例如将银添加到藻酸钙钠或羧甲基纤维素钠中以制备抗菌敷料。

3、cn101187153a公开了一种海藻酸钙纤维快速添加银离子的简易方法，将海藻酸钙纤维浸泡在含银离子化合物与羧甲基纤维素钠粉体的混合液中，使纤维表面物理吸附含银物质。然而，物理吸附作用力弱，含银物质在纤维后续加工和使用过程中易脱落，导致含银量低、抗菌持久性差，且银离子释放不可控。

4、cn1935268a公开了一种纳米银海藻酸钙抗菌敷料，通过将纳米银浆喷涂到海藻酸钙纤维制品上或直接将纤维浸入纳米银浆中，再经脱水干燥制备而成。该方法工艺简单，但纳米银颗粒与纤维结合力弱，易在伤口渗出液冲刷下流失。

5、us7,385,101公开了一种适用于伤口敷料的抗菌纺织材料，将表面带有金属银涂层的纺织纤维与海藻酸盐纤维混合，通过非织造方法制得含银量高达8%的伤口敷料。然而，金属银的银离子释放率低，抗菌效果受限；且镀银纤维吸湿性差，不利于伤口愈合。

6、cn114575140a公开了一种羧甲基纤维素钠银纤维的制备方法，将羧甲基纤维素钠纤维经柠檬酸脱钠处理后，通过电解法使羧酸根与银离子反应生成羧甲基纤维素钠银纤维。该方法使银离子以化学键形式接枝于纤维分子上，避免了游离银的危害，但工艺涉及电解设备和质子交换膜，成本较高，且银离子释放速率难以调控。

7、cn109898323a公开了一种医用抗菌纤维的制备方法，将含羧酸根离子的海藻酸纤维或羧甲基纤维素钠纤维与可溶性银盐混合，通过还原反应或沉淀反应在纤维表面生成亚微米级或微米级银颗粒或含银化合物颗粒；这些将银负载在亲水性纤维的方式，银都会在吸液后释放，因此其会存在生物安全性问题。

8、cn102462860a公开了一种具有抗菌作用的纤维类伤口敷料及其制备方法，该敷料为表面喷涂有聚六亚甲基双胍溶液的纤维制成的织物或者喷涂有聚六亚甲基双胍溶液的织物，该敷料可以连续使用7天。然而，聚六亚甲基双胍成分只是吸附在织物上，利用凝胶化纤维上的羧基与双胍成分中的氨基进行化学吸附，导致敷料吸收伤口渗液容易析出双胍成分，析出后敷料的抗菌性能会下降，以及双胍成分被人体吸收造成一定的生物安全性风险。

9、cn103920180a公开了一种抗菌敷料用壳聚糖水凝胶及其制备方法，利用自由基聚合的方式在壳聚糖上引入羧基，然后利用缩合剂以及活化剂将壳聚糖上引入的羧基与抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍进行酰胺化反应，从而将抗菌剂聚六亚甲基盐酸胍接枝在壳聚糖上，最后将改性过的壳聚糖水溶液与交联剂反应得到抗菌敷料用壳聚糖水凝胶。但该发明没有公开胍的接枝率，且洗涤过程仅仅用乙醇洗涤，而聚六亚甲基盐酸胍的氨基与羧基具有极强的离子吸附作用，仅用乙醇无法完全洗涤未反应完全的聚六亚甲基盐酸胍。这是由于聚六亚甲基盐酸胍是阳离子聚合物盐酸盐，在乙醇中溶解度极低（<1%），几乎不溶。羧基化壳聚糖是阴离子聚电解质，与聚六亚甲基盐酸胍靠强静电吸引结合，乙醇极性弱、无法有效破坏该键。

10、cn107137749a公开了一种抗菌伤口敷料及其制备方法与应用，所述抗菌伤口敷料由羧甲基纤维素钠与胍类化合物经酰胺化反应得到，此方法利用酰胺化反应将胍盐类抗菌剂通过酰胺键接枝在羧甲基纤维素钠纤维上。但双胍的利用率仅仅只有0.21~8.7%，胍类化合物利用率极低，且胍类接枝率受取代度的影响较大，取代度越高（纤维内的羧基比例也越高，参与酰胺化反应的基团也更多），双胍类接枝率也越高，而低于0.2取代的纤维双胍类化合物既接枝率低，且吸液量和锁液量也低。同理，该发明仅用乙醇和水的混合液也无法完全洗涤未酰胺化接枝双胍类化合物。并且，对于相同取代的羧甲基纤维素钠，双胍的接枝率越高，其吸水性也会相对下降，这是由于羧甲基纤维素钠在酰胺化反应过程中发生了自交联，降低了吸液量。

11、可见，上述两个发明的酰胺化反应和洗涤全程需要有机溶剂参与，不仅成本高而且有机溶剂很难将胍类化合物洗涤完全，且有机溶剂易污染环境。而同类发明之所以采用有机溶剂反应体系是因为所述亲水性纤维吸水形成凝胶，因而无法使用纯水溶剂或低浓度有机溶剂进行反应以及后续洗涤过程。并且，上述两个发明中的酰胺化反应需要控制反应ph，但两个发明均没有提高ph控制，因此可能导致phmb接枝效率降低。

12、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种非溢出抗菌亲水纤维、敷料及其制备方法和应用。本发明通过控制原料纤维上的羟基被羧甲基取代程度，使其遇水不形成凝胶，然后在纯水的ph缓冲液体系与胍盐类抗菌剂进行酰胺化反应；同时，对接枝反应完成后的抗菌纤维用高盐水溶液进行充分洗涤，彻底去除未反应完胍盐类物质和反应活化剂；最后，再通过二次醚化反应将抗菌纤维的取代度提高，达到高吸水效果，从而使敷料具有高抗菌性和高吸水性。该方法旨在解决现有技术中存在的问题，包括但不限于：1、银抗菌纤维敷料，银离子会释放造成生物安全性问题；2、对于类似吸附胍盐类亲水纤维敷料，双胍类物质通过物理吸附在亲水性纤维上，使用时极易释放，有一定的降低抗菌效果和生物安全性隐患问题；3、化学接枝胍盐类水凝胶和亲水纤维敷料，胍类化合物接枝过程采用有机溶剂，且含羧基基团较多，对未化学接枝完的胍类化合物有极强的吸附作用，仅仅依靠有机溶剂洗涤很难去除，难以达到真正无胍类抗菌化合物释放目的。另外，需要耗费大量有机溶剂洗涤，大大提高了生产成本问题。

2、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种非溢出抗菌亲水纤维的制备方法，所述非溢出抗菌亲水纤维的制备方法包括：

4、纤维原料进行第一次醚化反应，得到低取代度羧甲基纤维素钠；

5、所述低取代度羧甲基纤维素钠和胍类化合物进行酰胺化反应后，经高盐水溶液洗涤，得到接枝胍盐类的低取代羧甲基纤维素钠纤维；

6、所述接枝胍盐类的低取代羧甲基纤维素钠纤维行第二次醚化反应，得到接枝胍盐类的高取代羧甲基纤维素钠纤维；

7、其中，所述低取代度羧甲基纤维素钠的取代度为0.25以下；所述接枝胍盐类的高取代羧甲基纤维素钠纤维的取代度为0.35以上。

8、进一步地，所述第一次醚化反应包括以下步骤：

9、所述纤维原料先经过碱液处理，再经过氯乙酸钠溶液处理，最后经中和、洗涤、干燥，得到所述低取代度羧甲基纤维素钠。

10、进一步地，所述纤维原料包括天丝纤维、棉纤维、竹纤维、粘胶纤维中的任意一种或至少两种的组合，优选为天丝纤维。

11、进一步地，所述碱液中碱的质量百分含量为2~8%；所述纤维原料和碱液的质量比为1:(10~20)；所述碱液处理的温度为25~40℃；所述碱液处理的时间为20~40 min；所述碱为氢氧化钠。

12、进一步地，所述氯乙酸钠溶液中氯乙酸钠的质量百分含量为5~20%；所述纤维原料和氯乙酸钠的质量比为1:(0.2~0.4)；所述氯乙酸钠溶液处理的温度为60~80℃；所述氯乙酸钠溶液处理的时间为1~3 h。

13、进一步地，所述中和采用酸性ph调节剂；所述酸性ph调节剂包括乳酸、柠檬酸、醋酸、盐酸中的任意一种或至少两种的组合，优选为乳酸。

14、进一步地，所述中和后纤维的ph为5~7。

15、进一步地，所述洗涤采用纯水。

16、进一步地，所述酰胺化反应包括以下步骤：

17、将缩合剂、活化剂、胍类化合物、缓冲液、低取代度羧甲基纤维素钠混合，进行酰胺化反应。

18、进一步地，所述缩合剂包括碳化二亚胺类化合物，优选为edc、dcc、dic中的任意一种或至少两种的组合。

19、进一步地，所述活化剂包括nhs和/或hobt。

20、进一步地，所述胍类化合物包括聚六亚甲基胍及其衍生物、聚六亚甲基双胍及其衍生物中的任意一种或至少两种的组合。

21、进一步地，所述缩合剂、活化剂、胍类化合物和低取代度羧甲基纤维素钠的质量比为1:(0.02~0.12):(0.01~0.08):(0.01~0.2)。

22、进一步地，所述缓冲液包括mes缓冲液、hepes缓冲液、pbs缓冲液中的任意一种或至少两种的组合；所述缓冲液的ph为5.0~6.0，所述缓冲液的浓度为0.02~0.1 mol/l；所述低取代度羧甲基纤维素钠和缓冲液的质量比为1:(15~25)。

23、进一步地，所述酰胺化反应的温度为20~30℃，所述酰胺化反应的时间为1~3 h。

24、进一步地，所述高盐水溶液的浓度为0.5~2 mol/l。

25、进一步地，所述高盐水溶液中的溶质盐包括氯化钠和/或硫酸钠。

26、进一步地，所述高盐水溶液洗涤的温度为50~60℃，所述高盐水溶液洗涤的时间为30~90 min。

27、进一步地，所述第二次醚化反应包括以下步骤：

28、将碱、氯乙酸钠、ph缓冲剂、乙醇、水混合，得到混合溶液；

29、将所述接枝胍盐类的低取代羧甲基纤维素钠纤维置于所述混合溶液中进行处理，随后经中和、洗涤、干燥，得到所述接枝胍盐类的高取代羧甲基纤维素钠纤维。

30、进一步地，所述混合溶液按质量百分含量计包括：碱0.5~1.5%、氯乙酸钠1~3%、ph缓冲剂0.1~0.5%，余量为乙醇水溶液；所述碱为氢氧化钠；所述ph缓冲剂包括乳酸钠、柠檬酸钠、醋酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠中的任意一种或至少两种的组合；所述乙醇水溶液中乙醇和水的体积比为(75~85):(25~15)。

31、进一步地，所述接枝胍盐类的低取代羧甲基纤维素钠纤维和所述混合溶液的质量比为1:(15~25)。

32、进一步地，所述处理的温度为60~80℃，所述处理的时间为0.5~1.5 h。

33、进一步地，所述中和采用酸性ph调节剂；所述酸性ph调节剂包括乳酸、柠檬酸、醋酸、乳酸钠和磷酸二氢钠中的任意一种或至少两种的组合，优选为乳酸和乳酸钠。

34、进一步地，所述中和后纤维的ph为5~7。

35、进一步地，所述洗涤采用乙醇水溶液；所述乙醇水溶液中乙醇和水的体积比为(70~80):(30~20)。

36、第二方面，本发明提供一种非溢出抗菌亲水纤维，所述非溢出抗菌亲水纤维由如第一方面所述的非溢出抗菌亲水纤维的制备方法制备得到。

37、第三方面，本发明提供一种非溢出抗菌亲水纤维敷料，所述非溢出抗菌亲水纤维敷料包括由第一方面所述的非溢出抗菌亲水纤维的制备方法制备得到接枝胍盐类的高取代羧甲基纤维素钠纤维、或如第二方面所述的非溢出抗菌亲水纤维。

38、第四方面，本发明提供一种如第三方面所述的非溢出抗菌亲水纤维敷料的制备方法，所述制备方法包括：

39、将所述接枝胍盐类的高取代羧甲基纤维素钠纤维或所述非溢出抗菌亲水纤维进行针刺处理，制成无纺布，得到所述非溢出抗菌亲水纤维敷料。

40、进一步地，克重控制为100~400g/m2；预刺针刺深度为4~8 mm；针刺频率400~800hz；主刺1针刺深度为4~8 mm；针刺频率400~800 hz；主刺2针刺深度为4~8 mm；针刺频率400~800 hz；走网速度0.5~2 m/min。

41、第五方面，本发明提供一种根据第二方面所述的非溢出抗菌亲水纤维或根据第三方面所述的非溢出抗菌亲水纤维敷料在制备具有吸收和/或形成凝胶性能的伤口敷料中的应用。

42、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

43、（1）本发明所述制备方法通过控制第一次醚化产物的取代度，获得遇水不发生凝胶化的低取代羧甲基纤维素钠纤维，突破了高取代纤维素吸水成胶、无法在水相中进行接枝反应的技术限制，可完全采用纯水相缓冲体系开展酰胺化反应，无需使用有机溶剂参与反应过程。该工艺既避免了有机溶剂带来的环境污染与回收成本，也能让缩合剂、活化剂与胍类化合物在水相中分散更均匀，提升反应接枝效率，同时温和的水相条件对纤维素纤维骨架损伤更小，保障纤维的力学性能与结构完整性。

44、（2）本发明所述制备方法采用分步醚化的工艺设计，先制备低取代度纤维完成胍类接枝，再通过第二次醚化提升最终产物取代度，破解了现有一步法工艺中高取代度利于吸水但接枝困难、低取代度接枝易但吸水性能不足的技术矛盾。该工艺可独立调控胍类接枝过程与纤维吸水性能构建过程，既保证酰胺化接枝的反应可行性与接枝效果，又能通过二次醚化精准调控纤维最终取代度，赋予敷料优异的吸液量与锁液能力，实现抗菌性能与吸水保湿性能的同步提升。

45、（3）本发明所述制备方法通过酰胺化反应将胍类抗菌组分以共价键形式牢固接枝于纤维素纤维骨架，抗菌成分与纤维基底结合稳定，在敷料吸收创面渗液的过程中不会发生析出与流失，可长期维持稳定的抗菌作用，避免了物理吸附型敷料抗菌成分快速脱落、抗菌时效短的缺陷。同时，无抗菌组分溢出的特性消除了游离胍类物质被创面吸收带来的安全隐患，降低敷料对创面的刺激性，适配各类急慢性创面的长期护理需求，具备优异的生物相容性与使用安全性。

46、（4）本发明所述制备方法针对羧甲基纤维素钠阴离子基团与阳离子胍类之间的强静电吸附作用，采用高盐水溶液对酰胺化产物进行洗涤，通过高离子强度破坏静电吸附作用，可彻底洗脱未反应的游离胍类化合物，以及残留的缩合剂、活化剂与反应副产物，解决了传统乙醇洗涤无法彻底清除静电吸附残留的技术难题。该洗涤步骤设置于二次醚化之前，利用低取代纤维不凝胶的特性保障洗涤充分性，避免高吸水纤维难以纯化的问题，最终产品杂质残留量低，性能均一稳定，批次一致性佳。