CN102178974A - 用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜，其组分包括：细菌纤维素干膜和抗菌剂，细菌纤维素基抗菌干膜的载药量为0.3～6.0mg/cm²；其制备包括：将细菌纤维素湿膜切成膜片，干燥后，浸渍于预先配制好的无机抗菌剂溶液中，经二次干燥制得。本发明的细菌纤维素抗菌干膜具有质地轻便柔软、生物相容性好、吸湿性高、透气性好，抗菌性持久等优点；且制备方法简便易行，成本低廉；在实际应用过程中，可剪裁成任意形状，不粘连也不刺激皮肤，丢弃后在环境中能迅速降解，可作为一种绿色环保的功能性抗菌敷料。

Description

用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜及制备方法和应用

技术领域

本发明属于细菌纤维素基抗菌膜及其制备方法和应用领域，特别涉及一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜及制备方法和应用。

背景技术

细菌纤维素(Bacterial Cellulose，BC)是一种由微生物合成的天然纤维素，从化学分子式看，BC与普通植物纤维素没有什么差别，但因独特的物理、化学结构而赋予其极高的机械强度和生物相容性。成形的BC由带状超细纤维组成高度结晶体和高度单导向的纤维，复杂地缠绕在一起形成独特的三维网状结构，BC独特三维网状结构内部有很多“孔道”，有良好的透气、透水性能，能吸收60～700倍于其干重的水份，这些水分是以自由水的形式存在。使用BC作为伤口贴料能够迅速吸收伤口血液和组织液，防止伤口感染化脓，又能为慢性伤口附近的组织再生提供湿润的环境促进伤口愈合和减轻疼痛。同时纤维素不会和伤口粘连，不会造成二次伤害，剥离时也不会有残留。

目前报道的以细菌纤维素膜制备创伤敷料主要是以湿膜为主，并且大都应用于慢性创伤，譬如褥疮、烫伤、冻伤等。一种商品名叫Biofill的BC创伤敷料已经上市。它实际上是将湿的BC膜中的纤维含量调控至某种程度，使BC膜既能吸收伤口组织液防止化脓感染，又能为慢性伤口提供湿润的环境促进伤口愈合的一种含水率不同的细菌纤维素材料。研究显示这种BC敷料在慢性创伤的应用方面较之其他材料的敷料能够更有效地促进伤口愈合。另外一种叫做Xcell的BC创伤敷料也被用来促进慢性创伤的愈合，同样也表现出很好的治疗效果。但是以上这些BC敷料本身都不具有抗菌性能来防止伤口感染。Xylos公司在原产品Xcell的基础上推出一种名为抗菌Xcell的改进BC敷料，并且于2003年在美国上市。同时也有一些研究通过在BC上复合纳米银或者壳聚糖等抗菌剂来赋予BC抗菌性能。

但是在日常生活中发生更为频繁的急性创伤方面，BC敷料的应用和研究则很少。而且在用于急性创伤方面，BC湿膜的应用受到较大的限制，如透气性能、血液和组织液等液体吸收性能较之干膜都有不同程度的下降。同时相比较于湿膜，干膜的携带更为方便，而且对急性伤口的舒适度也优于湿膜。目前，国内外尚未见到用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜的研究开发报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜及制备方法和应用，该BC抗菌干膜具有质地轻便柔软、生物相容性好、吸湿性高、透气性好，抗菌性持久等优点；且制备方法简便易行，成本低廉，可作为一种绿色环保的功能性抗菌敷料，具有良好的应用前景。

本发明的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜，其组分包括：细菌纤维素干膜和抗菌剂，细菌纤维素基抗菌干膜的载药量为0.3～6.0mg/cm²mg/cm²；其中，所述的抗菌剂为天然有机抗菌剂、动物源天然抗菌剂或植物源天然抗菌剂。

所述的细菌纤维素基抗菌干膜的载药量为0.5～5.7mg/cm²。

所述的天然有机抗菌剂选自乳酸、ε-聚赖氨酸、乳酸链球菌素、壳聚糖及其衍生物中的一种或几种的混合物；动物源天然抗菌剂选自氨基酸类抗菌剂、天然肽类抗菌剂中的一种或几种的混合物；植物源天然抗菌剂选自穿心莲、大蒜、金荞麦、苦木、黄连、黄连素、鱼腥草、鱼腥草素中的一种或几种的混合物。

所述的动物源天然抗菌剂中氨基酸类抗菌剂为半胱氨酸；天然肽类抗菌剂选自溶菌酶、乳过氧化物酶中的一种或几种的混合物。

优选的抗菌剂为壳聚糖、半胱氨酸或黄连素。

所述的细菌纤维素基抗菌干膜能吸收自身干重25～30倍的水份。

所述的细菌纤维素基抗菌干膜在37℃时能持续释放抗菌剂24～96小时；对革兰氏阳性菌和阴性菌能达到98.7～99.8％以上的抑菌率。

本发明的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜的制备方法，包括：

(1)BC膜的处理

将细菌纤维素BC湿膜切成膜片，经预处理或无需处理后备用；

(2)抗菌剂溶液的制备

将抗菌剂配成浓度为0.5wt％～5wt％的抗菌剂溶液；其中，所述的抗菌剂为天然有机抗菌剂、动物源天然抗菌剂或植物源天然抗菌剂；

(3)BC抗菌干膜的制备

将步骤(1)制备的BC膜片浸渍于上述抗菌剂溶液24～30h，经干燥制得到BC抗菌干膜。

优选的，将所述步骤(2)中的天然有机抗菌剂溶于5％的乙酸溶液中，配成浓度为1.0wt％～3.0wt％的抗菌剂溶液；将动物源天然抗菌剂溶于去离子水中，配成浓度为1.0wt％～3.0wt％的抗菌剂溶液；或将植物源天然抗菌剂溶于去离子水中，配成浓度为1.0wt％～3.0wt％的抗菌剂溶液。

所述步骤(2)中的天然有机抗菌剂选自乳酸、ε-聚赖氨酸、乳酸链球菌素、壳聚糖及其衍生物中的一种或几种的混合物；动物源天然抗菌剂选自氨基酸类抗菌剂、天然肽类抗菌剂中的一种或几种的混合物；植物源天然抗菌剂选自穿心莲、大蒜、金荞麦、苦木、黄连、黄连素、鱼腥草、鱼腥草素中的一种或几种的混合物。

所述步骤(3)的替代方法为将抗菌剂溶液直接涂布于步骤(1)制备的BC膜片表面，再经干燥制得到BC抗菌干膜。

所述步骤(1)中的预处理包括采用旋转蒸发、压榨或者干燥的方法以去除BC膜片50％-100％的水分。

所述步骤和(3)中的干燥为常温干燥、真空干燥或冷冻干燥。

本发明的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜在制备急性创伤医用材料中的应用。

有益效果

(1)本发明的BC抗菌干膜具有质地轻便柔软、生物相容性好、吸湿性高、透气性好，抗菌性持久等优点；且制备方法简便易行，成本低廉，可工业化生产；

(2)在实际应用过程中，可根据伤口的情况和特点任意剪裁成各种形状，不粘连也不刺激皮肤，安全环保，丢弃后在环境中能迅速降解，可作为一种性能良好的且绿色环保的功能性抗菌敷料。

附图说明

图1为浓度为1.5％的壳聚糖溶液制备的BC抗菌膜对三种常见细菌的抑制作用图；

a为对金黄色葡萄球菌的抑菌实验；b为对枯草芽孢杆菌的抑菌实验；c为对大肠杆菌的抑菌实验；

图2为浓度为1.5％的半胱氨酸溶液制备的BC抗菌膜对三种常见细菌的抑制作用图；

a为对大肠杆菌的抑菌实验；b为对金黄色葡萄球菌的抑菌实验；c为对枯草芽孢杆菌的抑菌实验；

图3为浓度为1.5％的黄连素溶液制备的BC抗菌膜对三种常见细菌的抑制作用图；

a为对大肠杆菌的抑菌实验；b为对金黄色葡萄球菌的抑菌实验；c为对枯草芽孢杆菌的抑菌实验。

图4为浓度为1.0％的乳酸溶液制备的BC抗菌膜对大肠杆菌的抑制作用图。

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)BC膜的处理

将制得的BC膜切成直径为15mm的圆片，经冷冻干燥仪冻干后备用；

(2)抗菌剂溶液的制备

制备浓度为1.5wt％的壳聚糖溶液；

(3)BC抗菌干膜的制备

将冻干的BC膜浸渍在25mL浓度为1.5％的壳聚糖溶液中24h后，再次冷冻干燥得到BC抗菌干膜。

平板扩散法测定抗菌材料的抑菌作用

试验菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌；

培养基：

(1)大肠杆菌：胰蛋白胨10g、酵母浸膏5g、NaCl 10g，水1L，pH 7；

(2)金黄色葡萄球菌：牛肉膏3g、蛋白胨5g、NaCl 50g，水1L，pH 7.4；

(3)枯草芽孢杆菌：葡萄糖20g、蛋白胨15g、牛肉膏0.5g、NaCl 5g、水1L，pH 7；若为固体培养基，则添加20g的琼脂。

实验方法

制备液体培养基和固体平板培养基，然后将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌从斜面种子接种到液体种子培养基中，37℃恒温培养12小时得种子液；吸取0.1mL种子液至固体平板培养基上，涂布均匀；将制备好的BC抗菌膜平铺在平板中央，37℃恒温倒置培养24小时，测量抑菌圈的径差，结果见图1。

实验表明：BC抗菌干膜对三种常见细菌均有较好的抑菌效果。

实施例2

(1)BC膜的处理

将制得的BC膜切成直径为15mm的圆片，经压榨去除70-80％的水份后备用；

(2)抗菌剂溶液的制备

制备浓度为1wt％的乳酸溶液；

(3)BC抗菌干膜的制备

将压榨后的BC膜浸渍在25mL浓度为1wt％的乳酸溶液中24h后，再次冷冻干燥得到抗菌干膜。

BC抗膜的吸水性能测试

将二次冻干的BC抗菌材料称重后，浸泡在去离子水中24h，然后吸干表面浮水，称重。BC抗菌膜的膨胀率根据如下公式计算：膨胀率＝(W_s-W_d)/W_d，其中W_s是BC膜膨胀后的湿重，W_d是BC膜的原始干重，实验结果见表1。

表1  二次冻干后BC膜的膨胀率

实验结果表明：直径为15mm的BC膜经过二次冻干后其吸收能力约为自己干重的26.20倍。

实施例3

(1)BC膜的处理

将制得的BC膜切成直径为15mm的圆片，备用；

(2)抗菌剂溶液的制备

制备浓度为1.5wt％的半胱氨酸溶液；

(3)BC抗菌干膜的制备

将湿的BC膜直接浸渍在25mL浓度为1.5％的半胱氨酸溶液中24h后，经冷冻干燥得到BC抗菌干膜。

平板扩散法测定抗菌材料的抑菌作用

试验菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌；

培养基：

(1)大肠杆菌：胰蛋白胨10g、酵母浸膏5g、NaCl 10g，水1L，pH 7；

(2)金黄色葡萄球菌：牛肉膏3g、蛋白胨5g、NaCl 50g，水1L，pH 7.4；

(3)枯草芽孢杆菌：葡萄糖20g、蛋白胨15g、牛肉膏0.5g、NaCl 5g、水1L，pH 7；若为固体培养基，则添加20g的琼脂。

实验方法

制备液体培养基和固体平板培养基，然后将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌从斜面种子接种到液体种子培养基中，37℃恒温培养12小时得种子液；吸取0.1mL种子液至固体平板培养基上，涂布均匀；将制备好的BC抗菌膜平铺在平板中央，37℃恒温倒置培养24小时，测量抑菌圈的径差，结果见图2。

实验表明：BC抗菌干膜对三种常见细菌均有较好的抑菌效果。

实施例4

(1)BC膜的处理

将制得的BC膜切成直径为15mm的圆片，经冷冻干燥仪冻干后备用；

(2)抗菌剂溶液的制备

制备浓度为2.5wt％的溶菌酶溶液；

(3)BC抗菌干膜的制备

将冻干的BC膜浸渍在25mL浓度为2.5wt％的溶菌酶溶液中24h后，再次冷冻干燥得到抗菌干膜。

BC抗膜的吸水性能测试

将二次冻干的BC抗菌材料称重后，浸泡在去离子水中24h，然后吸干表面浮水，称重。BC抗菌膜的膨胀率根据如下公式计算：膨胀率＝(W_s-W_d)/W_d，其中W_s是BC膜膨胀后的湿重，W_d是BC膜的原始干重，实验结果见表2。

表2  二次冻干后BC膜的膨胀率

实验结果表明：直径为15mm的BC膜经过二次冻干后其吸收能力约为自己干重的26.20倍。

实施例5

(1)BC膜的处理

将制得的BC膜切成直径为15mm的圆片，经冷冻干燥仪冻干后备用；

(2)抗菌剂溶液的制备

制备浓度为1.5wt％的黄连素溶液；

(3)BC抗菌干膜的制备

将冻干的BC膜浸渍在25mL浓度为1.5％的黄连素溶液中24h后，再次冷冻干燥或者真空干燥得到BC抗菌干膜。

平板扩散法测定抗菌材料的抑菌作用

试验菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌；

培养基：

(1)大肠杆菌：胰蛋白胨10g、酵母浸膏5g、NaCl 10g，水1L，pH 7；

(2)金黄色葡萄球菌：牛肉膏3g、蛋白胨5g、NaCl 50g，水1L，pH 7.4；

(3)枯草芽孢杆菌：葡萄糖20g、蛋白胨15g、牛肉膏0.5g、NaCl 5g、水1L，pH 7；若为固体培养基，则添加20g的琼脂。

实验方法

制备液体培养基和固体平板培养基，然后将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌从斜面种子接种到液体种子培养基中，37℃恒温培养12小时得种子液；吸取0.1mL种子液至固体平板培养基上，涂布均匀；将制备好的BC抗菌膜平铺在平板中央，37℃恒温倒置培养24小时，测量抑菌圈的径差，结果见图3。

实验表明：BC抗菌干膜对三种常见细菌均有较好的抑菌效果。

实施例6

(1)BC膜的处理

将制得的BC膜切成直径为15mm的圆片，经冷冻干燥仪冻干后备用；

(2)抗菌剂溶液的制备

制备浓度为2.5wt％的鱼腥草素溶液；

(3)BC抗菌干膜的制备

将冻干的BC膜浸渍在25mL浓度为2.5wt％的鱼腥草素溶液中24h后，再次冷冻干燥或者常温干燥得到抗菌干膜。

BC抗膜的吸水性能测试

将二次冻干的BC抗菌材料称重后，浸泡在去离子水中24h，然后吸干表面浮水，称重。BC抗菌膜的膨胀率根据如下公式计算：膨胀率＝(W_s-W_d)/W_d，其中W_s是BC膜膨胀后的湿重，W_d是BC膜的原始干重，实验结果见表3。

表3  二次冻干后BC膜的膨胀率

实验结果表明：直径为15mm的BC膜经过二次冻干后其吸收能力约为自己干重的26.20倍。

Claims (12)

1.一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜，其组分包括：细菌纤维素干膜和抗菌剂，细菌纤维素基抗菌干膜的载药量为0.3～6.0mg/cm²；其中，所述的抗菌剂为天然有机抗菌剂、动物源天然抗菌剂或植物源天然抗菌剂。

2.根据权利要求1所述的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜，其特征在于：所述的细菌纤维素基抗菌干膜的载药量为0.5～5.7mg/cm²。

3.根据权利要求1所述的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜，其特征在于：所述的天然有机抗菌剂选自乳酸、ε-聚赖氨酸、乳酸链球菌素、壳聚糖及其衍生物中的一种或几种的混合物；动物源天然抗菌剂选自氨基酸类抗菌剂、天然肽类抗菌剂中的一种或几种的混合物；植物源天然抗菌剂选自穿心莲、大蒜、金荞麦、苦木、黄连、黄连素、鱼腥草、鱼腥草素中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜，其特征在于：所述的动物源天然抗菌剂中氨基酸类抗菌剂为半胱氨酸；天然肽类抗菌剂选自溶菌酶、乳过氧化物酶中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种细菌纤维素基抗菌干膜，其特征在于：所述的细菌纤维素基抗菌干膜能吸收自身干重25～30倍的水份。

6.一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜的制备方法，包括：

(1)BC膜的处理

将细菌纤维素BC湿膜切成膜片，经预处理或无需处理后备用；

(2)抗菌剂溶液的制备

将抗菌剂配成浓度为0.5wt％～5wt％的抗菌剂溶液；其中，所述的抗菌剂为天然有机抗菌剂、动物源天然抗菌剂或植物源天然抗菌剂；

(3)BC抗菌干膜的制备

将步骤(1)制备的BC膜片浸渍于上述抗菌剂溶液24～30h，经干燥制得到BC抗菌干膜。

7.根据权利要求6所述的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜的制备方法，其特征在于：将所述步骤(2)中的天然有机抗菌剂溶于5％的乙酸溶液中，配成浓度为1.0wt％～3.0wt％的抗菌剂溶液；将动物源天然抗菌剂溶于去离子水中，配成浓度为1.0wt％～3.0wt％的抗菌剂溶液；或将植物源天然抗菌剂溶于去离子水中，配成浓度为1.0wt％～3.0wt％的抗菌剂溶液。

8.根据权利要求6或7所述的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的天然有机抗菌剂选自乳酸、ε-聚赖氨酸、乳酸链球菌素、壳聚糖及其衍生物中的一种或几种的混合物；动物源天然抗菌剂选自氨基酸类抗菌剂、天然肽类抗菌剂中的一种或几种的混合物；植物源天然抗菌剂选自穿心莲、大蒜、金荞麦、苦木、黄连、黄连素、鱼腥草、鱼腥草素中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求6所述的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的替代方法为将抗菌剂溶液直接涂布于步骤(1)制备的BC膜片表面，再经干燥制得到BC抗菌干膜。

10.根据权利要求6或9所述的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的预处理包括采用旋转蒸发、压榨或者干燥的方法以去除BC膜片50％-100％的水分。

11.根据权利要求6或9所述的一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的干燥为常温干燥、真空干燥或冷冻干燥。

12.一种用于急性创伤的细菌纤维素基抗菌干膜在制备急性创伤医用材料中的应用。

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