含納米銀的抗菌凝膠和敷料的制備與表征.pdf

1、納米銀通常指粒徑小于100 nm的金屬銀單質(zhì)。由于納米銀的表面效應(yīng)，同等濃度下其抑菌能力要明顯好于大顆粒的銀單質(zhì)。此外，納米尺度的銀單質(zhì)比銀離子具有更好的抑菌效果。在醫(yī)療領(lǐng)域使用的過程中，銀單質(zhì)不會像抗生素那樣，會因?yàn)榧?xì)菌的耐藥性而導(dǎo)致藥效喪失。正因如此，納米銀在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用成為了近年來研究的熱點(diǎn)。目前，已有納米銀抗菌纖維、納米銀抗菌凝膠和納米銀抗菌敷料等醫(yī)療產(chǎn)品相繼問世。其應(yīng)用范圍包括了痤瘡、前列腺炎、癬、婦科疾病以及燒傷、創(chuàng)傷

2、等的治療。但有研究對當(dāng)今中國市場上銷售的納米銀醫(yī)療產(chǎn)品的體外細(xì)胞毒性進(jìn)行了評測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的含納米銀醫(yī)療器械產(chǎn)品都具有Ⅲ級及以上的細(xì)胞毒性，生物相容性較差。對此，本研究的目的是制備出具有較低細(xì)胞毒性且具有一定抑菌能力的納米銀醫(yī)療產(chǎn)品，其中主要研究方向?yàn)榧{米銀凝膠，次要研究方向?yàn)榧{米銀敷料。
　　凝膠和敷料可用于皮膚Ⅱ度燒傷中體液滲出期的治療。這主要得益于凝膠和敷料的以下六個特性:①具有良好的生物相容性;②能吸收創(chuàng)面的滲出液

3、;③能保持創(chuàng)面的濕潤，從而促進(jìn)肉芽組織的生長和傷口的愈合;④具有抑菌活性并能阻止外部細(xì)菌所帶來的感染;⑤能較好地黏附在創(chuàng)面上;⑥具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。在皮膚Ⅱ度燒傷的體液滲出期中，創(chuàng)面會分泌出大量的體液，臨床上除了輸液以補(bǔ)充丟失的體液外，還需要及時清理分泌出的體液，因?yàn)樵诔睗竦沫h(huán)境下，富有營養(yǎng)物質(zhì)的分泌物會孳生大量細(xì)菌，從而導(dǎo)致創(chuàng)面的感染，進(jìn)而影響創(chuàng)口的恢復(fù)甚至患者的生命安全。另外，創(chuàng)面由于沒有皮膚的保護(hù)，用藥時，藥物的有效成分和其他分子

4、量較小的成分都會隨著受損的皮膚進(jìn)入創(chuàng)口的細(xì)胞和人體的血液循環(huán)。如果藥物的成分中有較高細(xì)胞毒性的成分，則在治療的同時，會對患者造成二次傷害。因此，制備出一種有效抗感染且具有良好生物相容性的凝膠和敷料，對于患者的預(yù)后和轉(zhuǎn)歸將大有裨益。
　　通常含納米銀的凝膠和敷料的細(xì)胞毒性來源主要有兩方面:一是納米銀，二是凝膠和敷料本身的基質(zhì)。對于同一濃度的納米銀來說，納米銀的尺寸越小，其抑菌能力也越強(qiáng)，但同時其體外細(xì)胞毒性也越大。與前面類似，納米銀

5、的濃度越高，其抑菌能力也越強(qiáng)，同時其體外細(xì)胞毒性也越大。所以在本研究中，采用了光引發(fā)法制備納米銀，并使用泊洛沙姆407作為分散劑，使其納米銀尺寸處于一個中等的水平，以均衡其抑菌能力與體外細(xì)胞毒性水平。對于凝膠和敷料的基質(zhì)來說，交聯(lián)劑（如戊二醛）的引入常是其體外細(xì)胞毒性的主要來源。所以本研究采用了物理交聯(lián)法，通過靜電作用、氫鍵作用和分子鏈的相互纏繞等物理作用，形成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠和敷料。從而避免了有毒交聯(lián)劑的使用帶來的毒性增大的問題

6、。本研究以殼聚糖作為凝膠的主要基質(zhì)，因?yàn)闅ぞ厶蔷哂幸韵绿匦?①通過調(diào)節(jié)pH的方式，可以形成凝膠;②殼聚糖為天然高分子幾丁質(zhì)經(jīng)脫乙?；笮纬傻?，材料來源廣泛，且在自然條件下可降解;③殼聚糖本身具有一定的抑菌能力。此外，通過在基質(zhì)中添加泊洛沙姆407，使得基質(zhì)具有更好地吸收水分的能力。
　　本研究通過光引發(fā)法制備納米銀，并對其進(jìn)行了紫外可見吸收光譜(UV-vis)試驗(yàn)、X射線粉末衍射(XRD)試驗(yàn)以及掃描電鏡(SEM)試驗(yàn)，以分別分析

7、納米銀溶液的吸收光譜特性、納米銀顆粒的物性和納米銀顆粒的微觀形貌。通過物理交聯(lián)法制備含納米銀的凝膠和敷料，并對凝膠進(jìn)行了pH測試、溶脹率試驗(yàn)、掃描電鏡試驗(yàn)、粘度測試、抑菌圈試驗(yàn)以及體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)，以分別分析其酸堿特性、吸水能力、微觀形貌、粘度大小、抑菌能力以及生物相容性;對敷料進(jìn)行了掃描電鏡試驗(yàn)、拉力測試、溶脹率試驗(yàn)以及抑菌圈試驗(yàn)，以分別分析其微觀形貌、力學(xué)特性、吸水能力以及抑菌能力。
　　在制備納米銀時，本研究在蒸餾水和超純水

8、兩種溶劑中，各分別加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和泊洛沙姆407兩種分散劑對納米銀進(jìn)行分散，即制備了蒸餾水-PVP、蒸餾水-泊洛沙姆、超純水-PVP、超純水-泊洛沙姆四組樣品。將以上四組樣品分別進(jìn)行了紫外可見吸收光譜測試，結(jié)果顯示，四組樣品的最大吸光度所對應(yīng)的波長，即最大吸收波長分別為442 nm、431 nm、431 nm和414nm。由于最大吸收波長與納米銀的平均粒徑呈正比，所以以上結(jié)果表明了泊洛沙姆-超純水組的平均粒徑最小。同時以上

9、結(jié)果表明，在同種溶劑中，泊洛沙姆相比于PVP具有更好地減小納米銀平均粒徑的作用;在同種分散劑中，在超純水中制備出的納米銀的平均粒徑要比在蒸餾水中的小。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的報道，當(dāng)最大吸收波長為416 nm左右時，所對應(yīng)的納米銀平均粒徑為60 nm，粒徑大小中等，因此本研究選取了平均粒徑更小的超純水組進(jìn)行了掃描電鏡試驗(yàn)。通過掃描電鏡測試，證實(shí)了超純水-泊洛沙姆組的平均粒徑（粒徑分布為45-85 nm）要比超純水-PVP組（粒徑分布為50-120

10、 nm）的小，同時也表明了超純水-泊洛沙姆組相比于超純水-PVP組具有更窄的粒徑分布。最后，為了證實(shí)所制備的顆粒為納米銀，本研究對超純水-泊洛沙姆組制備的樣品進(jìn)行了X射線粉末衍射試驗(yàn)。根據(jù)X射線粉末衍射圖譜，通過jade5.0軟件與圖譜庫中的圖譜進(jìn)行配對，結(jié)果證實(shí)了所制備的樣品為納米銀。
　　在制備納米銀凝膠時，根據(jù)0、3、6、12、18、24μg/ml的納米銀濃度梯度制備了六組納米銀凝膠樣品，并分別進(jìn)行了抑菌圈試驗(yàn)與體外細(xì)胞毒性

11、試驗(yàn)。抑菌圈試驗(yàn)結(jié)果表明，0、3、6μg/ml的三組對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都具有一定的抑制能力且其抑菌能力無明顯差異，此外，隨著濃度的上升，納米銀的抑菌能力也有明顯的上升。而到18、24μg/ml的濃度時，抑菌圈的大小無明顯差異。另外，無論哪個納米銀濃度梯度的凝膠樣品，其對金黃色葡萄球菌的抑制效果均好于對大腸桿菌的抑制。體外細(xì)胞毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，納米銀濃度為0、3、6μg/ml的三組均具有1級的細(xì)胞毒性分級（相對增值率RGR介于80

12、％和99％，分別為88.1％、82.5％、81.4％），而納米銀濃度為12、18、24μg/ml的三組均具有2級的細(xì)胞毒性分級（相對增值率RGR介于50％和79％，分別為72.9％、61.5％、52.2％）。通過平衡抑菌能力和體外細(xì)胞毒性，本研究選取了納米銀濃度為12μg/ml樣品配方作為最優(yōu)配方。為了試驗(yàn)泊洛沙姆的加入對凝膠特性的影響，接下來分別制備了殼聚糖凝膠和殼聚糖-泊洛沙姆干凝膠，并進(jìn)行了掃描電鏡試驗(yàn)和溶脹率試驗(yàn)。掃描電鏡試驗(yàn)結(jié)

13、果表明，殼聚糖干凝膠的斷面較為平滑平整，而殼聚糖-泊洛沙姆干凝膠的斷面具有較多孔洞結(jié)構(gòu)，且孔洞大小小于20μm。由此可知，在殼聚糖的凝膠體系中，泊洛沙姆的引入會改變凝膠內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，使其變得更蓬松。因此我們推測，泊洛沙姆分子與殼聚糖分子的相互作用，會促使孔洞的形成。另外，根據(jù)殼聚糖與殼聚糖-泊洛沙姆的掃描電鏡圖片，可大致判斷，殼聚糖-泊洛沙姆凝膠的溶脹性要比殼聚糖凝膠的溶脹性好。溶脹率試驗(yàn)的結(jié)果證實(shí)了，無論在PBS溶液(pH=7.3)

14、或者生理鹽水溶液中，殼聚糖-泊洛沙姆凝膠的吸水能力均比殼聚糖凝膠要好。最后，將殼聚糖-泊洛沙姆凝膠樣品分別進(jìn)行了pH測試與粘度測試。pH測試結(jié)果表明，凝膠的pH在5.8-6.1之間，呈弱酸性，適合創(chuàng)口弱酸性的pH環(huán)境。粘度測試結(jié)果表明，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1.0 r/min時，粘度為21.115 Pa·s，粘度適中，且隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加，凝膠的表觀粘度越來越小。且轉(zhuǎn)子速度越大，爬桿效應(yīng)越明顯，因此所制備的凝膠為非牛頓流體。
　　在制備納米

15、銀敷料時，為了試驗(yàn)泊洛沙姆含量與甘油含量對殼聚糖-泊洛沙姆敷料吸水能力與力學(xué)性能的影響，本研究以泊洛沙姆濃度和甘油濃度作為變量，分別制備了泊洛沙姆濃度為0‰、2‰、4‰、6‰和8‰的五組和甘油濃度為2％、4％、6％、8％和10％的五組，并分別進(jìn)行了溶脹率試驗(yàn)和拉力測試（包括拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率）。溶脹率試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過24小時的浸泡后，在PBS溶液中，4‰與6‰泊洛沙姆組和2％甘油組具有更好地吸水能力，最大溶脹率分別可超過100％、1

16、00％和200％;而在生理鹽水溶液中，8‰泊洛沙姆組和2％甘油組具有更好的吸水能力，最大溶脹率分別可超過100％和130％。在拉力測試中，所制備的敷料的拉伸強(qiáng)度在2‰～8‰的濃度范圍內(nèi)與泊洛沙姆含量成正比，而在2％～10％的濃度范圍內(nèi)與甘油含量成反比。與拉伸強(qiáng)度不同，敷料的斷裂伸長率在4‰的泊洛沙姆濃度時達(dá)到最大，而在2％～10％的濃度范圍內(nèi)與甘油濃度含量成正比。此外，為了測試泊洛沙姆的添加是否會對敷料的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，本研究還選取了

17、泊洛沙姆的5組樣品進(jìn)行了測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在敷料的斷面SEM測試中，泊洛沙姆的加入，會使凝膠斷面出現(xiàn)孔洞，孔洞的最大直徑小于10μm。通過觀察敷料的微觀結(jié)構(gòu)，也直觀解釋了溶脹率試驗(yàn)中添加泊洛沙姆組的吸水特性要好于不添加泊洛沙姆組這一現(xiàn)象。最后，為了測試泊洛沙姆的添加是否會對敷料的抑菌能力產(chǎn)生影響，本研究選取了泊洛沙姆的5組樣品進(jìn)行了測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所制備的樣品在不同菌種中基本上均出現(xiàn)明顯的抑菌圈。其中0‰和2‰泊洛沙姆組樣品在不同菌種中的