一種新型高性能抗菌納米纖維素碳?xì)饽z的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料或生物復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種新型抗菌納米纖維素碳?xì)饽z的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳?xì)饽z因其具有高孔隙率，大的比表面積和高的導(dǎo)電性已被認(rèn)為在電容器，催化劑載體，吸附劑和氣體傳感器方面是一種很有前景的材料。傳統(tǒng)碳?xì)饽z通過間苯二酚一甲醛有機(jī)氣凝膠在惰性氣氛中熱解獲得，從而得到高度交聯(lián)的碳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。而生物基碳?xì)饽z的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、獨(dú)特的物理性質(zhì)，如低密度，高孔隙度，高彈性，高比表面積和良好的導(dǎo)電性，也吸引大量研究人員的注意。
[0003]細(xì)菌纖維素(BC)是醋酸桿菌合成多糖。由于其高彈性模量、優(yōu)異的生物相容性、良好的保水能力、超細(xì)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、成本低且容易獲得等特點(diǎn)，BC被認(rèn)為是一種非常有價(jià)值的生物聚合物廣泛用于造紙和食品工業(yè)，污水凈化，聲學(xué)，光學(xué)和醫(yī)療等領(lǐng)域。為了提高BC在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的抗菌性能，當(dāng)前研究人員將BC與不同材料結(jié)合，如銀，殼聚糖，氧化鋅，二氧化鈦，蒙脫土等抗菌材料。其中銀納米顆粒作為廣譜抗菌材料是最廣泛使用的抗菌材料之一。然而，銀納米粒子在合成過程中的團(tuán)聚，與纖維弱的結(jié)合力，以及在短時(shí)間內(nèi)大量釋放的行為等，均可能都引起細(xì)胞毒性，甚至更嚴(yán)重的組織之間的粘連。另外，BC脫水后其吸水能力難以恢復(fù)，所以納米銀的釋放量是有限的，抗菌性能也會(huì)受到影響。研究人員也已經(jīng)提出了一些方法來解決這些問題，但他們一般傾向于通過改變合成方法來解決其中某一個(gè)問題。如何改善納米銀的暴釋及再吸水性問題，同時(shí)又使其具有優(yōu)異的生物力學(xué)性能且無細(xì)胞毒性，這是國內(nèi)外均沒有解決的難題。
[0004]針對這一現(xiàn)狀，本發(fā)明根據(jù)細(xì)菌纖維素及納米銀的特殊結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)、制備了一種既具有良好生物相容性，又有著良好抗菌性能和可控釋放特性的新型抗菌納米纖維素碳?xì)饽z。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種新型抗菌納米纖維素碳?xì)饽z的制備方法，使制備出的復(fù)合抗菌納米碳?xì)饽z材料具有良好的抗菌性能及生物相容性，同時(shí)制備方法簡單、制作成本低、碳化納米纖維素與納米銀結(jié)合牢固，在保持高二次吸水率的條件下實(shí)現(xiàn)納米銀的控制釋放。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案是:
一種新型高性能抗菌納米纖維素碳?xì)饽z的制備方法，具體步驟如下:
步驟一、銀氨溶液的制備；
加 0.01-0.lmol/L 的 NaOH 溶液到 0.01-0.lmol/L 的 AgNO3*，按體積比為 1:1 配制，產(chǎn)生白色的氫氧化銀沉淀隨即分解成棕色的氧化銀和水；再向溶液中滴加濃氨水，直至棕色沉淀剛好溶解，將溶液定容，得到0.01-0.lmol/L的銀氨溶液； 步驟二、納米纖維素的預(yù)處理；
取厚度超過Icm的細(xì)菌纖維素膜按照需求大小裁剪成一定尺寸，用清水多次沖洗，除去膜表面培養(yǎng)基及雜質(zhì)；再將膜浸泡于0.01-0.5mol/L的NaOH溶液，80_100°C下煮沸5?60min，去除液膜中的菌體和殘留培養(yǎng)基，此時(shí)膜呈乳白色半透明；用蒸餾水多次沖洗，用PH試紙輕壓膜測pH值直至得到PH呈中性的BC膜；
步驟三、復(fù)合納米銀的納米纖維素氣凝膠的制備；
將預(yù)處理好的細(xì)菌纖維素(BC)膜取出，浸入配制好的銀氨溶液中24-48h ;將細(xì)菌纖維素膜連同容器一起放入70-100°C水浴中在15-40kHz頻率下超聲震蕩10_20min，反應(yīng)得到負(fù)載單質(zhì)納米銀顆粒的細(xì)菌纖維素膜用蒸餾水浸泡沖洗，減少復(fù)合細(xì)菌纖維素膜中殘留的化學(xué)試劑；將上述含納米銀顆粒的復(fù)合細(xì)菌纖維素膜緩慢放入-196°C的液氮中冷凍，5-20min完全冰凍后，放入_50°C—下的真空環(huán)境中進(jìn)行冷凍干燥24_48h，控制冷凍溫度在-50至-80°C，得到復(fù)合納米銀的纖維素氣凝膠；
步驟四、復(fù)合納米銀的纖維素碳?xì)饽z的制備；
取出干燥的復(fù)合納米銀的纖維素氣凝膠，放入無菌的真空加熱爐內(nèi)，在氮?dú)饣驓鍤鈿夥毡Ｗo(hù)下，以2-10°C /min加熱速度加熱至600_1000°C，保溫6_10h，以2_10°C /min冷卻速度冷卻至室溫，得到復(fù)合納米銀的纖維素碳?xì)饽z。
[0007]本發(fā)明所獲得的新型抗菌納米纖維素碳?xì)饽z，具有高二次吸水率、良好的綜合力學(xué)性能、優(yōu)異的抗菌性及更為持久的抑菌過程、生物相容性好，且制備方法簡單，制備的樣品形狀和尺寸易調(diào)控廉等特點(diǎn)，可滿足抗菌材料的各項(xiàng)要求。同時(shí)，制備方法可以通過調(diào)節(jié)銀氨溶液的濃度和與細(xì)菌纖維素(BC)膜反應(yīng)的時(shí)間、溫度及超聲頻率來控制納米銀與BC膜之間的結(jié)合以及負(fù)載納米銀的含量，并通過控制碳化的時(shí)間及溫度來調(diào)整綜合力學(xué)性能，以滿足不同需求。制備復(fù)合材料除可用于普通的抗菌敷料，還可用于植入物、藥物釋放等相關(guān)生物醫(yī)用領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0008]圖1新型抗菌納米纖維素碳?xì)饽z宏觀結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2新型抗菌納米纖維素碳?xì)饽z掃描電鏡圖；
圖3新型抗菌納米纖維素碳?xì)饽z24h的抗菌性能。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合具體實(shí)施案例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解為，這些實(shí)施案例僅僅用于說明本發(fā)明而不是用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，對本發(fā)明所做各種等價(jià)形式之改動(dòng)，同樣落入本申請權(quán)利要求書所要求的范圍之內(nèi)。
[0010]實(shí)例I
將市售有厚度超過Icm的細(xì)菌纖維素剪取成1X 1cm的細(xì)菌纖維素樣品。
[0011]步驟一、稱取一定質(zhì)量的硝酸銀，配制成0.03mol/L的AgNO3溶液。加NaOH溶液到AgNO3溶液中，產(chǎn)生棕色氧化銀沉淀和水。再向溶液中滴加濃氨水，直至棕色沉淀剛好溶解，將溶液定容，得到0.03mol的銀氨溶液； 步驟二、取細(xì)菌纖維素用清水多次沖洗，除去膜表面培養(yǎng)基及雜質(zhì)。再將膜浸泡于0.lmol/L的NaOH溶液，100°C下煮沸20min，去除液膜中的菌體和殘留培養(yǎng)基，此時(shí)膜呈乳白色半透明。然后用蒸餾水多次沖洗，用pH試紙輕壓膜測pH值至中性為止；
步驟三、將預(yù)處理好的細(xì)菌纖維素(BC)膜取出，浸入配制好的銀氨溶液中24-48h ;并連同容器一起放入70-100°C水浴中在一定頻率下超聲震蕩10-20min，反應(yīng)得到負(fù)載單質(zhì)納米銀顆粒的細(xì)菌纖維素膜用蒸餾水浸泡沖洗，減少復(fù)合細(xì)菌纖維素膜中殘留的化學(xué)試劑；
步驟四、將上述含納米銀顆粒的復(fù)合細(xì)菌纖維素膜緩慢放入-196°C的液氮環(huán)境中冷凍