基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料的制备及应用

1.本发明属于生物组织工程修复领域，具体涉及一种基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料的制备及应用。


背景技术：

2.当伤口受到严重细菌感染或机体患有持续的内源性疾病(如糖尿病)时，患者无法通过自身修复系统实现伤口愈合。由于持续性的脓肿及溃烂，伤口多表现为凹凸不平状，形貌十分复杂。如无外部干预治疗，容易造成局部组织坏死,严重者会造成大面积组织切除或截肢，甚至死亡。现有临床伤口敷料如纱布、泡沫敷料和水凝胶敷料等多为块状敷料，缺乏柔韧性，无法实现复杂形貌难愈伤口的有效贴合以及粘附，进而造成敷料脱落失效。因此，开发出一种可自粘附于复杂形貌创面的伤口敷料，在临床上具有重要意义。纳米膜是一种厚度为纳米级，纵横比大于106的薄膜材料。巨大的纵横比赋予其优异的柔顺性，可以“无缝”地贴合在任意形貌表面，并通过物理作用力牢固粘附于基底表面。
3.其次，当皮肤受损时，阻挡外界细菌进入人体的皮肤屏障被破坏，各种细菌借由伤口进入人体体内，导致多种并发症的产生。且伤口处由于微环境变化更容易导致细菌滋生，造成慢性炎症，不利于伤口愈合。因此开发一种抗菌的纳米膜对皮肤修复有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料的制备方法，可减少因伤口细菌滋生导致的炎症问题，促进伤口修复。
5.本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
6.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤一、将亲水改性的聚羟基丁酸-戊酸共聚酯配制成溶液，在溶液中加入中药活性成分，搅拌至完全溶解，静置以完全消泡，得到内层混合溶液；利用静电纺丝设备，纺丝内层混合溶液，制得内层亲水抗菌膜；
8.步骤二、将羟基丁酸-戊酸共聚酯配制成溶液，在溶液中加入丙基焦三酚，搅拌至完全溶解，静置以完全消泡，得到外层混合溶液，利用静电纺丝设备，将外层混合溶液纺丝在内层亲水抗菌膜的一面上形成防水复合膜，即得到基于中药抗菌的透气防水纳米膜。
9.优选的是，所述亲水改性的聚羟基丁酸-戊酸共聚酯的制备方法为：将聚羟基丁酸-戊酸共聚酯加入多糖溶液中，室温下搅拌48～72h，抽滤，干燥，即制得亲水改性的聚羟基丁酸-戊酸共聚酯。
10.优选的是，所述多糖溶液为葡聚糖溶液、黄原胶溶液、魔芋葡甘聚糖溶液、壳聚糖溶液、瓜尔豆胶溶液中的任意一种。
11.优选的是，所述聚羟基丁酸-戊酸共聚酯加与多糖溶液的质量比为1:4～6；所述多
糖溶液的浓度为1～3mg/ml。
12.优选的是，所述步骤一中，将亲水改性的聚羟基丁酸-戊酸共聚酯配制成溶液的具体过程为：按重量份，取4～6份亲水改性的聚羟基丁酸-戊酸共聚酯溶解于100份1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10份n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中；所述搅拌的温度为1～5℃，时间为8～15小时，静置的温度为1～5℃，时间为8～15小时；所述亲水改性的聚羟基丁酸-戊酸共聚酯与中药活性成分的质量比为4～6：0.1～0.3。
13.优选的是，所述中药活性成分为三萜皂苷、黄芩素、黄芩苷、厚朴酚、和厚朴酚、绿原酸、小檗碱、芍药苷中的任意一种或多种。
14.优选的是，所述步骤二中，将羟基丁酸-戊酸共聚酯配制成溶液的具体过程为：按重量份，取8～12份羟基丁酸-戊酸共聚酯溶解于100份1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10份n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中；所述搅拌的温度为1～5℃，时间为8～15小时，静置的温度为1～5℃，时间为8～15小时；所述聚羟基丁酸-戊酸共聚酯与丙基焦三酚的质量比为4～6：0.1～0.3。
15.优选的是，所述步骤一中，纺丝内层混合溶液的静电纺丝参数为：电压为16-25kv，距接收器距离为8-15cm，流速为2.5-5ml/h。
16.优选的是，所述步骤二中，将外层混合溶液纺丝在内层亲水抗菌膜的一面上形成防水复合膜的静电纺丝参数为：电压为12-20kv，距接收器距离为8-15cm，流速为2.5-5ml/h。
17.本发明还提供一种如上所述的制备方法制备的基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料在制备抗细菌感染的敷料中的应用。
18.优选的是，所述抗细菌感染的敷料为用于治疗致病菌感染的敷料，所述致病菌为大肠杆菌、表皮葡萄球菌中的任一种或多种。
19.本发明至少包括以下有益效果：
20.(1)本发明所制得基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料具有对革兰氏阴性和阳性细菌良好的抗菌效果，同时具有良好的透气作用，此外该基于中药抗菌的透气防水纳米膜的一面是亲水的，这有利于细胞的附着与增殖，可贴合皮肤，促进伤口修复，另一面是疏水的，可以用于防水。
21.(2)本发明所用材料均为天然高分子材料，绿色环保无污染，且制备简单，极易实现工程化应用。
22.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
23.图1为实施例1～4的基于中药抗菌的透气防水纳米膜和对比例1的防水纳米膜的抗菌实验效果图；
24.图2为实施例1～4的基于中药抗菌的透气防水纳米膜和对比例1的防水纳米膜的抗菌实验效果图(表皮葡萄球菌)；
25.图3为本发明制备的pb、de-pb和ba-de-pb薄膜的水接触角实验；
26.图4为本发明实施例1制备的基于中药抗菌的透气防水纳米膜(左图)和医用纱布
(右图)的透气实验效果图；
27.图5为本发明的phbv纳米膜(pb)的sem图；图6为本发明的亲水改性的phbv纳米膜(de-pb)的sem图；图7为本发明的负载黄芩素的复合纳米膜(ba-de-pb)的sem图。
具体实施方式：
28.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
29.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
30.以下实施例和对比例中亲水改性的羟基丁酸-戊酸共聚酯的制备方法为：配制2mg/ml的葡聚糖溶液，取20g羟基丁酸-戊酸共聚酯于100g葡聚糖溶液中，室温下搅拌48h，抽滤，干燥，即制得亲水改性的羟基丁酸-戊酸共聚酯。
31.实施例1：
32.一种基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料的制备方法，包括以下步骤：
33.步骤一、取5g亲水改性的羟基丁酸-戊酸共聚酯(phbv)溶解于100g 1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，加入0.2g黄芩素，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡；利用静电纺丝设备，纺丝1h即可制得内层亲水抗菌膜(ba-de-pb)；其中静电纺丝参数为：电压为20kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h；
34.步骤二、按重量份，称取10g phbv溶解于100g 1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，加入0.2g丙基焦三酚，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡，得到外层混合溶液，利用静电纺丝设备，将外层混合溶液纺丝在内层亲水抗菌膜的一面上形成防水复合膜(纺丝时间为1h)，即得到基于中药抗菌的透气防水纳米膜；其中静电纺丝参数为：电压为15kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h。
35.实施例2：
36.一种基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料的制备方法，包括以下步骤：
37.步骤一、取5g亲水改性的羟基丁酸-戊酸共聚酯(phbv)溶解于100g1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，加入0.2g绿原酸，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡；利用静电纺丝设备，纺丝1h即可制得内层亲水抗菌膜；其中静电纺丝参数为：电压为20kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h；
38.步骤二、按重量份，称取10g phbv溶解于100g 1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，加入0.2g丙基焦三酚，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡，得到外层混合溶液，利用静电纺丝设备，将外层混合溶液纺丝在内层亲水抗菌膜的一面上形成防水复合膜(纺丝时间为1h)，即得到基于中药抗菌的透气防水纳米膜；其中静电纺丝参数为：电压为15kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h。
39.实施例3：
40.一种基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料的制备方法，包括以下步骤：
41.步骤一、取5g亲水改性的羟基丁酸-戊酸共聚酯(phbv)溶解于100g1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，加入0.2g厚朴酚，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡；利用静电纺丝设备，纺丝1h即可制得内层亲水抗菌膜；其中静电纺丝参数为：电压为20kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h；
42.步骤二、按重量份，称取10g phbv溶解于100g 1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，加入0.2g丙基焦三酚，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡，得到外层混合溶液，利用静电纺丝设备，将外层混合溶液纺丝在内层亲水抗菌膜的一面上形成防水复合膜(纺丝时间为1h)，即得到基于中药抗菌的透气防水纳米膜；其中静电纺丝参数为：电压为15kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h。
43.实施例4：
44.一种基于中药抗菌的透气防水纳米膜敷料的制备方法，包括以下步骤：
45.步骤一、取5g亲水改性的羟基丁酸-戊酸共聚酯(phbv)溶解于100g 1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，加入0.2g小檗碱，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡；利用静电纺丝设备，纺丝1h即可制得内层亲水抗菌膜；其中静电纺丝参数为：电压为20kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h；
46.步骤二、按重量份，称取10g phbv溶解于100g 1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，加入0.2g丙基焦三酚，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡，得到外层混合溶液，利用静电纺丝设备，将外层混合溶液纺丝在内层亲水抗菌膜的一面上形成防水复合膜(纺丝时间为1h)，即得到基于中药抗菌的透气防水纳米膜；其中静电纺丝参数为：电压为15kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h。
47.对比例1：
48.按以下方法制备防水薄膜：取10g phbv溶解于100g 1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，加入0.2g丙基焦三酚，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡。利用静电纺丝设备，纺丝1h即可制得防水薄膜(pb)；其中静电纺丝参数为：电压为15kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h。
49.对比例2：
50.取5g亲水改性的羟基丁酸-戊酸共聚酯(phbv)溶解于100g 1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇和10g n，n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，4℃下搅拌12h至完全溶解，后转移至注射器中，4℃下静置12h以完全消泡；利用静电纺丝设备，纺丝1h即可制得薄膜(de-pb)；其中静电纺丝参数为：电压为20kv，距接收器距离为10cm，流速为3ml/h；
51.图3为本发明制备的pb(该pb的疏水性与本发明制备的基于中药抗菌的透气防水纳米膜的疏水面的疏水性是一致的)、de-pb和ba-de-pb薄膜的水接触角实验，从图中可以看出，经过亲水改性的de-pb的水接触角显著降低，表明此时纳米膜材料已由疏水改为亲水，这有利于细胞的附着与增殖，可促进伤口修复。
52.对上述实施例1-4制备的基于中药抗菌的透气防水纳米膜和对比例1的防水薄膜进行抗菌性能的测试，各具体的应用方法为：分别吸取1ml大肠杆菌菌液和表皮葡萄球菌菌液于24孔板内，分别加入上述实施例1-4和对比例1提供的薄膜上，设置平行组4组，将上述孔板置于37℃培养箱中培养24h。分别吸取200微升菌液，利用酶标仪测试样品吸光度以评估其抗菌性能。其结果如表1所示：
53.表1
[0054][0055]
图1为实施例1～4的基于中药抗菌的透气防水纳米膜和对比例1的防水纳米膜的抗菌实验效果图；从表1和图1～2中可以看出，本发明的所制得的基于中药抗菌的透气防水纳米膜对革兰氏阴性、阳性菌均有抗菌效果，即纳米膜具有广谱抗菌效果。
[0056]
图4为本发明实施例1制备的基于中药抗菌的透气防水纳米膜(左图)和医用纱布(右图)的透气实验效果图；在同样的烧杯中加入等量超纯水，将膜材料固定于杯面上，并另覆一烧杯于其上，同时加热至100℃，通过倒置杯水蒸气观察水蒸气透过率。如图4所示，基于中药抗菌的透气防水纳米膜具有与医用纱布相当的透气性能。
[0057]
图5为本发明的phbv纳米膜(pb)的sem图；图6为本发明的亲水改性的phbv纳米膜(de-pb)的sem图；图7为本发明的负载黄芩素的复合纳米膜(ba-de-pb)的sem图；如图5～7所示，纳米膜的纤维直径分布在500-800nm之间，亲水改性后的phbv纳米膜具有更小的纤维直径；负载黄芩素的复合纤维膜表面可观察到鳞片状物质，即为黄芩素纳米颗粒。
[0058]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。