[發明專利]一種殼聚糖/明膠/納米銀導電抗菌生物材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410467818.4
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104233436A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 王藝峰;郭雪成;潘瑞浩;韓笛;陳濤;郭萌萌;耿增華
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及生物材料的制備，具體涉及一種殼聚糖/明膠/納米銀導電抗菌生物材料及其制備方法。

背景技術

電沉積技術提供了一種在導電材料表面構建功能膜材料的新方法，在很多技術領域都具有潛在的應用價值[Soft?matter,2013,9(9):2703-2710]。與傳統技術相比，電沉積技術操作簡單易行，制備條件溫和，并且可以通過改變沉積電壓、沉積時間、沉積液濃度等來調控沉積膜的性能，并具有時間和空間選擇性。殼聚糖是甲殼素的脫乙酰產物，它具有良好的生物相容性和生物降解性等優點，被廣泛應用于生物醫療領域。此外，殼聚糖還是一種具有pH響應性的聚電解質，殼聚糖的pH響應性是由于殼聚糖分子鏈上的伯胺在低pH值時能夠質子化，成為可溶性的陽離子聚電解質；而在高pH值時，能夠去質子化，可溶性的殼聚糖失去電荷而變為不溶。值得注意的是，殼聚糖的這種pH響應特性與成膜特性被應用于電沉積技術，在電沉積殼聚糖過程中，陰極附近pH升高，能夠誘導殼聚糖發生溶膠-凝膠轉變[Biofabrication，2010，2(2)：022002]。然而，采用殼聚糖電沉積得到的沉積層一般比較薄，力學性能也較差，并且由于陰極有H₂產生，沉積層中往往含有大量氣泡，從而導致材料表面不平整和結構變粗糙，沉積層也很難完整的從電極上取下來。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種成膜性良好、表面光滑、機械強度較高的殼聚糖/明膠/納米銀導電抗菌生物材料及其制備方法。

本發明殼聚糖/明膠/納米銀導電抗菌生物材料的技術方案是：

它是通過以下步驟制備得到：

(1)制備殼聚糖溶液：將殼聚糖加入水中，得到質量濃度為0.5～2.5g/100mL的殼聚糖水分散液，再用鹽酸溶液調節其pH值為4.0～4.5，充分攪拌至殼聚糖溶解，并用氫氧化鈉溶液調節pH值為5.0～5.5，得到殼聚糖溶液；

(2)制備電沉積液：將步驟(1)所得殼聚糖溶液與質量濃度為0.03～0.5g/100mL的納米銀分散液按體積比1:1混合，攪拌均勻后加入明膠和氯化鈉，于30～50℃充分攪拌，再加入過氧化氫溶液，充分攪拌得到電沉積液，其中電沉積液中明膠的質量濃度為0.5～1.5g/100mL，氯化鈉的濃度為0.1～0.2mol/L，過氧化氫的濃度為50～150mmol/L；

(3)制備殼聚糖/明膠/納米銀導電抗菌生物材料：以鈦合金片為陰極，鉑片為陽極，浸入步驟(2)制備的電沉積液，采用高精度可編程電源施加恒電壓2.0～3.0V，進行陰極電沉積，沉積時間為3～5min，電沉積完成后取出帶有沉積層的鈦合金片進行清洗，然后浸入濃度為0.05～0.20mol/L的1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳化二亞胺鹽酸鹽水溶液中，于20～30℃反應10～15h，再后處理得到殼聚糖/明膠/納米銀導電抗菌生物材料。

按上述方案，步驟(1)所述鹽酸溶液濃度為0.5～1.5mol/L；所述氫氧化鈉溶液濃度為0.5～1.0mol/L。

按上述方案，步驟(2)所述納米銀分散液的制備方法如下：

a)將NaBH₄加入水中，在室溫下超聲3～8分鐘得到濃度為0.1～0.3mol/L的NaBH₄溶液，備用；

b)向濃度為3～6mmol/L的AgNO₃溶液中加入檸檬酸鈉，使得加入的檸檬酸鈉在AgNO₃溶液中的質量濃度為0.02～0.05g/100mL，充分攪拌后加入步驟a)制備的NaBH₄溶液，至溶液變成黃褐色時停止滴加，繼續攪拌反應6～10小時；最后將反應沉淀物離心分離、洗滌、干燥得到納米銀；

c)將步驟b)所得納米銀加入水中，超聲分散20～40分鐘,得到質量濃度為0.03～0.5g/100mL的納米銀分散液。

按上述方案，步驟(2)所述過氧化氫溶液濃度為30wt％。

按上述方案，步驟(3)所述后處理包括將帶有沉積層的鈦合金片于20～30℃下干燥15～30小時，然后將帶有沉積層的鈦合金片或者從鈦合金片上分離出的沉積層膜片浸泡到蒸餾水中1～2小時去除1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳化二亞胺鹽酸鹽，并于40～50℃干燥1～3小時。

本發明殼聚糖/明膠/納米銀導電抗菌生物材料的制備方法步驟如下：