医用Ag-壳聚糖/水凝胶纳米复合膜的制备

医用Ag-壳聚糖/水凝胶纳米复合膜的制备作者：王露露吴祭民潘青青徐梦李景顾菁菁金杰张小娟郝凌云
来源：《科技创新导报》 2014年第16期
王露露吴祭民潘青青徐梦李景顾菁菁金杰张小娟郝凌云
(金陵科技学院材料工程学院江苏南京 211169)
摘要：水凝胶敷料是一类性能优良的新型创面敷料，它具有高吸收、保湿、抗菌、易更换等优点。

该文以热敏性N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM)为基体，通过化学交联法将CS接枝到PNIPAM基体上，再采用紫外光照引发自由基聚合将一种具有生物兼容性和抑菌性的纳米银交联到CS/PNIPAM水凝胶，合成具有温敏抗菌性的Ag/Chitosan/PNIPAM的水凝胶微粒。

所得产物通过XRD、FT-IR、UV-Vis、TEM、SEM等手段进行了表征。

结果表明，Ag/Chitosan复合粒子形成分散性较好的核壳包裹，Ag/Chitosan/PNIPAM通过化学交联法成功实现交联聚合。

关键词：纳米银壳聚糖 N-异丙基丙烯酰胺紫外辐照法化学交联法
中图分类号：T1343 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)06(a)-0209-02
水凝胶是研究医用敷料的一个重要方向，因其机械力学性能好，具有吸水和保湿性能[1]。

能够吸收出创面的渗出液并能够维持愈合环境的湿润，不与伤口发生粘连，阻止细菌在伤口上繁殖，因此水凝胶在医用敷料领域内得到了广泛的研究与应用[2-3]。

随着科学技术的进步，新型的功能敷料得到了很大的发展，研究表明：在湿润的封闭的环境下伤口的愈合速度远比在干燥的空气中创面愈合要的多[4]，从而为水凝胶敷料提供了一定的理论基础，也提出了湿润愈合伤口的理念。

从此之后，许多的专家学者以及研究人员均支持这种新概念[5]。

现已研究证明，这类保湿敷料不仅能够为伤口创造一个温和的环境，还能减少患者的疼痛同时使伤口的再上皮化能力明显提高，从而加速了创面的愈合[6]。

Turner给新型医用敷料的定义是[7]：能够给伤口除去脓血和有毒的成分；保持氧气和二氧化碳在敷料的内外交换通畅；为伤口创造了一个温暖湿润的环境；阻止细菌、外部微尘和有毒成分的入侵；去除时又不会与纱布形成二次伤口。

当前医用材料发展的一个重要的方向是抗菌性医用敷料，有着很大的市场需求量。

但是，就目前我国市场的情况而言，我国的医用敷料材料以中低档产品为主，利润低，而且企业规模非常的小，产品的创新能力弱；而高档产品仍依赖国外的进口，价格昂贵。

因此，开发安全、高效、持久抗菌性并且价格低廉的功能性敷料具有很好的市场前景。

该文采用新颖的研究方案，通过化学交联合成出Chitosan/PNIPAM核壳结构的水凝胶，再
通过紫外辐射法将硝酸银还原成纳米银融入水凝胶内，制备出具有抗菌性温敏性的交联型水凝
胶的材料，从而使材料具备安全、高效和持久抗菌性特征。

则医用敷料同时具有多种材料的优点：保水性、抗菌、促进伤口愈合的时间、不与伤口发生粘连等优点，与国外的高档敷料相比，在各种性能相当的情况下，具有更低廉的价格。

1 试验
1.1 CS/PNIPAM水凝胶的制备
1.1.1 实验试剂
壳聚糖，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；N-异丙基丙烯酰胺，化学纯，国药集团化学试
剂有限公司；过硫酸铵，分析纯，南京化学试剂有限公司；戊二醛，化学纯，上海久亿化学试
剂有限公司；硝酸银，分析纯，天津市大茂化学仪器工作站。

1.1.2 实验方法
(1)Chitosan/PNIPAM水凝胶的合成将壳聚糖以浓度为0.25%（wt%v)的量加入到浓度为
1%v/v的醋酸溶液中，室温下静止过夜，使其充分溶解。

然后将溶液过滤，除去未溶解的部分，澄清滤液待用。

次日将1g的NIPAM溶于25mL蒸馏水配成NIPAM溶液，和已经配置好的CS溶液一起转移至250mL的三颈烧瓶中，加入0.5mL的交联剂戊二醛，慢搅拌下使其完全溶解，通氮
气30min以驱除溶液中的氧。

接上冷凝管，高速搅拌下水浴加热至75℃。

将0.05g的引发剂过
硫酸钾溶于1mL的水后加入，继续搅拌反应4h。

反应结束后样品冷至室温，离心。

之后置于透
析袋中每日换水渗析5d，以除去样品中未反应的单体及杂质离子得到CS/PNIPAM微凝胶。

(2)紫外辐射合成Ag/CS/PNIPAM微凝胶配置0.01mol/L的AgNO3溶液，取4mL的AgNO3溶
液加入到上述制备好的CS/PNIPAM微凝胶内。

置于紫外灯源下辐照8h，得到Ag/CS/PNIPAM微
凝胶。

1.2 样品的性能及表征
Ag/CS/PNIPAMk的形貌的分析及能谱分析用JEOL日本电子公司JCM-6000型高分辨场发射
扫描电镜和Philips公司Tecnai 12型透射电子显微镜，在蒸馏水介质中超声分散20min后，
在铜网碳膜上进行测定分析。

UV-Vis图谱物象和结构分析采用日本岛津仪器公司Cary 50 Conc 型紫外可见分光光度计。

FT-IR光谱由美国热电公司Nicolet iS10型傅立叶－红外（FT-IR）
光谱仪分析测定。

2 结果与讨论
2.1 FT-IR分析
图1为PNIPAM、Ag/CS/PNIPAM与CS的红外光谱图。

图1-a中，3442.61、1651.96、1541.59、1459.28、1389.98和1368.23cm-1处的吸收峰分别为PNIPAM的N-H伸缩振动峰、
C=O的伸缩振动峰(酰胺I)、N-H弯曲振动峰(酰胺II)、聚合物主链上的亚甲基峰和异丙基官能团上的甲基特征峰。

图c中，3444.03、3368.07、1597.48、1084.53cm-1处的吸收峰分别为CS 的O-H伸缩振动峰。

图1-b中，Ag/CS/PNIPAM微凝胶在3437.82、1643.91、1532.92、1461.90、1384.28和1370.31、1064.57cm-1处的吸收峰既有PNIPAM的特征峰，又有CS的特征峰，表明
了Ag/CS/PNIPAM微凝胶接枝共聚的发生。

2.2 TEM分析
图2是Ag/CS/PNIPAM微凝胶的TEM图。

由图可见，纳米银颗粒分散并且包裹在
Ag/CS/PNIPAM内，形成核壳包裹结构。

所制备出的微凝胶具有较窄的分布，凝胶微粒形状为球形。

2.3 SEM分析
图3是Ag/CS/PNIPAM微凝胶的SEM图。

由图可见，在基体上出现大量的银纳米粒子，且为球形粒子，分布较广。

表面出现空洞，这有利于提高吸水性等。

3 结语
该文选用壳聚糖（CS）作为大分子单体，使其具有生物兼容性良好，生物降解性良好和无
毒无污染的天然弱碱性物质，与温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和有抗菌作用的纳米银
接枝共聚制备出Ag/CS/PNIPAM水凝胶，使其兼具温敏性，抗菌性，及生物兼容性的可降解性高分子聚合物，并对所制备的水凝胶进行表征。

用紫外照射与化学合成共同制备出的
Ag/CS/PNIPAM水凝胶微粒接近于球形，显示是核壳结构的特征，并具有较窄的粒径分布，有望
在医用敷料领域获得广泛的应用。

参考文献
[1] 饶志高,周明元,张建清,等.水凝胶的制备及其在医学上的运用[J].中国医疗器械信
息,2007(13):17-20.
[2] L ee K Y，Mooney D J．Hydrogels for tissue engineering[J]．Chemical
Reviews,2001，101(7):1869-1880.
[3]Peppas N A．Hydrogels in medicine and Pharmacy[M]．Boca Raton，FL:CRC Press，1987.
[4] 许伟石，乐嘉芬．烧伤创面修复[M]．武汉：湖北科学技术出版社，2000:28-29.
[5] J．C．Lawrence et al．J[J]．Wound Care，1995(8):366-371.
[6] 叶碧芳．实用伤口护理[M]．北京：科学技术文献出版社，1999:53-60.
[7] T．D．Tuner．Wounds：A Compendium of Clinical Research and Practice，
1989(3):155-171.。