细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)为天然高分子材料,其纳米级三维网状结构使之具备独特的理化性质:结晶度、湿强度、持水性高,生物相容性和生物可降解性良好等,因此细菌纤维素在生物医用方面得到广泛的关注。细菌纤维素被认为是天然的生物敷料,能够为伤口提供湿润的环境,吸收伤口渗出液。而细菌纤维素本身并不具备抗菌性,将细菌纤维素复合抗菌剂,制得复合抗菌敷料。聚六亚甲基双胍(Polyhexamethylene biguanidine hydrochloride,PHMB)为广谱抗菌剂,具有优越的杀菌活性。本论文首先将细菌纤维素复合PHMB制得抗菌敷料,对其进行性能研究,然后对比细菌纤维素分别与纳米银、氧化亚铜无机类抗菌剂复合制得的抗菌敷料,通过对比,得到成本更加低廉、抗菌性能更加优异的抗菌敷料。本论文通过物理浸渍法制备细菌纤维素复合PHMB抗菌敷料,化学还原法分别制备细菌纤维素复合纳米银和细菌纤维素复合氧化亚铜抗菌敷料。


具体研究内容如下:


(1)细菌纤维素复合PHMB抗菌敷料的制备及评价:将细菌纤维素浸渍在不同浓度的PHMB溶液中24h制得BC/PHMB抗菌敷料,以纯BC作为对照,采用扫描电镜、傅立叶红外光谱分析BC/PHMB抗菌敷料的结构,并对复合膜的力学性能、水管理系统性能、药物释放机理、抗菌性能等进行分析。结果表明:随着phmb浓度的增加,bc/phmb抗菌敷料中药物负载量增加,phmb负载量在371-842mg/100cm~2。根据ritger–peppas方程,bc/phmb抗菌敷料的药物释放以fickian释放机制为主,即扩散控制下的药物释放。纯bc对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均无抗菌作用,bc/phmb抗菌敷料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有优异的抗菌效果,具有广谱抗菌性。其中当phmb浓度由1.0wt%增加到2.0wt%时,其药物负载量、累计释放量及抑菌带宽度增加较少,选择phmb浓度为1.0wt%,避免造成药物的浪费。


(2)细菌纤维素复合纳米银抗菌敷料的制备及评价:细菌纤维素作为还原剂,与不同浓度的硝酸银溶液在高温高压下(0.205mpa,121℃)反应10分钟。采用扫描电镜、紫外-可见光光谱分析材料的结构。对复合膜的力学性能、水管理系统性能、药物释放机理、抗菌性能等进行分析。结果显示:反应生成了球形或近球形纳米银,纳米银为面心立方晶型且均匀分布在细菌纤维素三维网络结构中。随着硝酸银浓度的增加,细菌纤维素复合纳米银材料中银含量增加,含银量在24-127mg/100cm~2,纳米银颗粒粒径增大。bc/agnps抗菌敷料的药物释放以fickian释放机制为主。bc/agnps抗菌敷料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有优异的抗菌效果,其中当agno3浓度为1.0wt%时,抑菌带宽度最大,抗菌性能最好。对比bc/phmb(1.0wt%),bc/agnps(1.0wt%)抑菌带宽度更大,抗菌性能更好。


(3)细菌纤维素复合氧化亚铜抗菌敷料的制备及评价:细菌纤维素作为还原剂,与不同浓度的Cu~(2+)溶液和NaOH水溶液在高温高压下(0.205 MPa,121℃)反应30分钟。采用扫描电镜、X射线衍射分析材料的结构。对复合膜的力学性能、水管理系统性能、药物释放机理、抗菌性能进行分析。结果显示:在细菌纤维素纳米级三维网络结构中均匀分布形貌规整、尺寸均一、微纳级别的八面体氧化亚铜颗粒,八面体棱长在750nm左右。随着Cu~(2+)浓度的增加,BC/Cu_2O抗菌敷料中Cu_2O含量增加,负载量在51-81mg/100cm~2。BC/Cu_2O抗菌敷料的药物释放以Fickian释放机制为主。BC/Cu_2O抗菌敷料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有优异的抗菌效果,抑菌带宽度为0.15-6.71mm。综合考量成本、抗菌性能等,选择BC/Cu_2O(5wt%),并且其抗菌性能较BC/PHMB(1.0wt%)、BC/AgNPs(1.0wt%)更优异,成本最低廉。

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