納米銀原位復合殼聚糖薄膜型抗菌敷料研究概要

1、納米銀原位復合殼聚糖薄膜型抗菌敷料研究許海棠，馬列，高長有*高分子合成與功能構(gòu)造教育部重點實驗室浙江大學高分子科學與工程學系，浙江杭州(310027E-mail:cygao摘要:在殼聚糖薄膜表面吸附銀離子。采用光還原技術(shù)，在薄膜表面原位生成分 布均勻的納米銀粒子，構(gòu)建一種殼聚糖/納米銀復合薄膜。研究了銀離子在殼聚糖薄 膜表面的吸附行為，并采用EDAX能譜儀和掃描電子顯微鏡(SEM對還原前后的殼 聚糖/納米銀薄膜進行了表征。采用抑菌圈實驗研究了薄膜的抗菌性能，結(jié)果證明殼聚糖/納米銀復合薄膜具有良好的抗菌性能。關(guān)鍵詞:殼聚糖，納米銀，抗菌，敷料1 .引言皮膚是人體的重要器官，是機體與外界的天然屏障

2、與溝通的橋梁。皮膚可以避 免機體內(nèi)水分和電解質(zhì)等物質(zhì)的流失，保護機體免受外界環(huán)境中的輻射、化學物 質(zhì)、細菌以及病毒的直接危害。同時，通過代謝皮膚可以調(diào)節(jié)機體內(nèi)部水分和其它 物質(zhì)的平衡，調(diào)節(jié)人體體溫，并起到感知外界信息的作用。由于燒傷、創(chuàng)傷和皮膚潰 瘍等原因，可能導致皮膚組織的大面積缺損。皮膚缺損容易造成細菌感染、體液流 失，并引起各種并發(fā)癥。在進行自體皮或其他永久性人工皮膚移植前，臨時性敷料能有效防止創(chuàng)面感染和脫水，在創(chuàng)面處維持有利于愈合的濕潤環(huán)境，起到創(chuàng)面保護的作 用1。近年來，殼聚糖作為一種天然生物材料，被廣泛應用于創(chuàng)面敷料、可吸收手術(shù)縫 合線、緩釋藥物載體、酶固定、抗凝血劑以及眼科材料等

3、領(lǐng)域。殼聚糖具有一定的 抗菌作用，其基本原理是通過在細菌體內(nèi)吸附帶陽離子的細胞質(zhì)，干擾菌體代謝，阻斷 細菌對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而實現(xiàn)其抗菌作用2。然而,殼聚糖的抗菌性受分子量和 pH值影響。寡聚糖和低分子量白殼聚糖的抑菌效果較好，隨分子量上升，殼聚糖的抗 菌效果逐漸下降。據(jù)研究報道，殼聚糖對金屬離子具有較強的鰲合作用3。本研究 利用殼聚糖對銀離子的鰲合作用，通過紫外光還原，在殼聚糖薄膜表面原位生成分布 均勻的納米銀顆粒利用殼聚糖和納米銀的協(xié)同抗菌作用，構(gòu)建一種新型的薄膜型抗 菌敷料4。2 .實驗部分2.1 試劑及儀器主要試劑：殼聚糖購自浙江玉環(huán)海洋生物有限公司，脫乙酰度95%,相對分子質(zhì) 量為

4、6.1 M05。乙酸、硝酸銀購自杭州化學試劑廠，分析純，直接使用。大腸桿菌菌 株購自杭州天和微生物公司，直接使用。營養(yǎng)肉湯、水解酪蛋白瓊脂（MH瓊脂培養(yǎng) 基購自杭州天和微生物公司，滅菌后使用。實驗儀器:200W紫外燈，紫外-可見吸收光譜儀（UV-2550,Shimadzu,掃描電子顯 微鏡（SEM,SIRION,EDAX 能譜儀（GENESIS-4000。2.2 殼聚糖薄膜的制備稱取一定量的殼聚糖，將其溶于3%的乙酸溶液中配成2wt%的殼聚糖溶液，用G- 2砂心漏斗濾去其中不溶物，得到淡黃色透明粘稠溶液。移取 6ml濾液,澆鑄在有機玻 璃模具中，50c下干燥5h成膜。然后，將澆鑄的薄膜于1M的

5、NaOH溶液中浸泡 5min,取出后真空烘箱35c烘干備用。2.3 殼聚糖/納米銀薄膜敷料的制備將殼聚糖薄膜于室溫下浸泡于 0.1M硝酸銀溶液中。30min后取出，用氮氣吹 干。然后，將吸附了硝酸銀的薄膜置于200W紫外燈下照射15min,即可獲得殼聚糖/ 納米銀薄膜。所制得樣品避光保存。2.4 銀離子在殼聚糖薄膜表面的吸附行為將殼聚糖薄膜浸泡在0.1M硝酸銀溶液中，每隔一定的時間將薄膜取出，用紫外- 可見吸收光譜測定硝酸銀溶液在 330nm處的吸光度。通過測定吸附不同時間后硝 酸銀溶液的吸光度值，獲得銀離子在殼聚糖薄膜表面的吸附行為及其飽和吸附時 問。2.5 殼聚糖/納米銀薄膜表征采用EDA

6、X能譜儀，檢測殼聚糖薄膜中銀的存在。采用掃描電子顯微鏡比較還 原前后殼聚糖/納米銀薄膜的形貌。2.6 殼聚糖/納米銀薄膜的抗菌性能評價采用細菌培養(yǎng)液擴增菌株，并制備MH培養(yǎng)板備用。采用常規(guī)抑菌圈法表征敷 料的抗菌性能。用消毒棉棒蘸取一些大腸桿菌懸液，均勻涂在預先準備好的 MH瓊脂板上，每次轉(zhuǎn)動培養(yǎng)皿60°,重復4次，最后再在培養(yǎng)盤四周刮涂3次,以保證涂菌均 勻。將含菌的培養(yǎng)皿靜置5min左右，使得所有懸液均被瓊脂吸收。再將經(jīng)過消毒處 理的含納米銀殼聚糖薄膜及其對照樣貼在 MH瓊脂板上。每個樣品的間距大于 20mm,且樣品離培養(yǎng)盤邊界亦需大于 15mm。將培養(yǎng)盤置于37c的恒溫搖床內(nèi)培

7、養(yǎng) 隔一定時間觀察抑菌圈的大小，以評價樣品的抗菌性能。3 .結(jié)果與討論3.1 殼聚糖/納米銀薄膜表征圖1是硝酸銀溶液的吸光度值隨殼聚糖薄膜浸泡時間的變化曲線。由圖可見 ， 隨著殼聚糖薄膜在硝酸銀溶液中浸泡時間的延長 ，硝酸銀溶液中的銀離子濃度逐漸 降低，并呈現(xiàn)一個先快后慢的變化規(guī)律。當殼聚糖薄膜的浸泡時間延長至30分鐘左右,進一步延長浸泡時間對硝酸銀溶液的吸光度值無明顯的影響。由此可知，銀離子在殼聚糖薄膜表面的飽和吸附的時間約為 30min。因此，本文在制備殼聚糖/納米銀薄膜時，將其浸泡時間控制為30min,以保證殼聚糖薄膜表面吸附的銀離子的量最 大。010203040501.751.801.

8、851.901.952.002.05A b s a t 330n m Time (min圖1溶液中硝酸銀的吸光度值隨殼聚糖薄膜浸泡時間的變化曲線圖2為紫外光還原前后殼聚糖薄膜的 SEM圖像。由圖可見，硝酸銀的吸附與否 對殼聚糖薄膜的表面形貌無明顯影響(圖2a ,b。經(jīng)過紫外光還原后，在殼聚糖表面 可觀察到大量均勻分布的直徑在 50-100nm的顆粒狀物質(zhì)（圖2c。EDAX能譜圖上 可見明顯的銀元素的峰，說明殼聚糖薄膜表面顆粒狀物質(zhì)正是紫外光還原形成的銀 納米粒子（圖3。銀離子極易被還原，常用的還原方法有化學還原、電化學還原及光化學還原 等。在有機物基質(zhì)中，銀離子的光還原機理一般認為是在光照條件

9、下，有機物產(chǎn)生的 自由基使得銀離子被還原。光還原前，由于配位作用，銀離子均勻地分布于殼聚糖薄 膜表面。在紫外光作用后，銀離子被還原形成銀粒子核，同時由于局部相區(qū)內(nèi)高彈態(tài) 的殼聚糖大分子的熱運動，使得銀粒子核聚集成更大粒子的納米銀粒子。由于高分 子網(wǎng)絡的空間位阻作用，納米銀粒子的進一步團聚受到限制，粒子的聚集只發(fā)生在局 部相區(qū)內(nèi)。從而使納米銀顆粒的尺寸控制在一定范圍內(nèi)4。（a(a (b(c圖2紫外光還原前后的殼聚糖薄膜的 SEM圖。(a未吸附硝酸銀(b吸附硝酸銀 后;(b紫外光還原后圖3殼聚糖薄膜中吸附銀離子并光照后的 EDAX3.2 殼聚糖/納米銀薄膜的抗菌性能本研究采用抑菌圈法評價殼聚糖/納

10、米銀薄膜的抗菌效果。圖4為不同樣品放 置于培養(yǎng)了大腸桿菌的培養(yǎng)皿中24h后的宏觀照片。由圖可見，純殼聚糖薄膜周圍 未見明顯的抑菌圈存在，說明純殼聚糖薄膜對大腸桿菌無明顯的抑止作用。（圖4a。在磺胺喀噬銀（AgSD紗布周圍可見抑菌圈的存在，但抑菌圈的尺度有限，其抑菌效果 有限（圖4b。殼聚糖/納米銀薄膜周圍可見明顯的抑菌圈存在，而且其抑菌直徑大于 磺胺喀呢銀紗布，說明殼聚糖/納米銀薄膜具有比磺胺喀呢銀紗布更好的抗菌性能 （圖4c圖4殼聚糖/納米銀薄膜抑菌圈實驗的宏觀照片。a:純殼聚糖薄膜，b:磺胺喀呢 銀紗布c:殼聚糖/納米銀薄膜4 .結(jié)論本文采用光還原技術(shù)，構(gòu)建了一種殼聚糖/納米銀薄膜。硝酸銀

11、在殼聚糖薄膜表 面的飽和吸附時間約30min。紫外光還原后，殼聚糖薄膜表面均勻分布了大量尺寸 在50-100納米的銀顆粒。體外抑菌圈實驗證明，殼聚糖/納米銀薄膜具有良好的抗菌 性能，其抗菌效果要好于純殼聚糖和磺胺喀呢銀紗布。參考文獻1陳煜，竇桂芳,羅運軍，譚惠民.甲殼素和殼聚糖在傷口敷料中的應用.高分子 通報,2005,2(1: 94-101.2朱愛民，李振玲，杜平華.殼聚糖體外抗菌活性的研究.海峽藥學,2001,13(4: 3- 4.3湛學軍，熊遠珍，謝大澤.竣甲基殼聚糖銀的合成及抑菌實驗的研究.國生化藥 物雜志,2001,22(3:142-144.4姚素薇，劉恒權(quán)，張衛(wèi)國，王宏智，鄭長峰.

12、在線性殼聚糖膜內(nèi)原位還原制備銀納 米粒子及銀單晶體.物理化學學報，2003,19(5: 64-68.A chitosan/ silver nanoparticle hybrid film as a wounddressing with enhanced anti-bacterial propertyHaitang Xu, Lie Ma, Changyou Gao *Department of Polymer Science and Engineering, Zhejiang UniversityKey Laboratory of Macromolecular Synthesis and Fun

13、ctionalization,Ministry of Education,Hangzhou 310027E-mail:cygaoAbstractA chitosan/ silver nanoparticle hybrid film was fabricated by in situ photo-reduction of the silver iron pre-adsorbed chitosan film. The chitosan/ silver nanoparticle films before and after photo- reduction were characterized by energy dispersive analysis of X- rays (EDAX and scanning electron microscopy (SEM. The antibacterial property of the hybrid fil