[发明专利]一种壳聚糖/明胶/纳米银导电抗菌生物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料的制备，具体涉及一种壳聚糖/明胶/纳米银导电抗菌生物材料及其制备方法。

背景技术

电沉积技术提供了一种在导电材料表面构建功能膜材料的新方法，在很多技术领域都具有潜在的应用价值[Soft matter,2013,9(9):2703-2710]。与传统技术相比，电沉积技术操作简单易行，制备条件温和，并且可以通过改变沉积电压、沉积时间、沉积液浓度等来调控沉积膜的性能，并具有时间和空间选择性。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，它具有良好的生物相容性和生物降解性等优点，被广泛应用于生物医疗领域。此外，壳聚糖还是一种具有pH响应性的聚电解质，壳聚糖的pH响应性是由于壳聚糖分子链上的伯胺在低pH值时能够质子化，成为可溶性的阳离子聚电解质；而在高pH值时，能够去质子化，可溶性的壳聚糖失去电荷而变为不溶。值得注意的是，壳聚糖的这种pH响应特性与成膜特性被应用于电沉积技术，在电沉积壳聚糖过程中，阴极附近pH升高，能够诱导壳聚糖发生溶胶-凝胶转变[Biofabrication，2010，2(2)：022002]。然而，采用壳聚糖电沉积得到的沉积层一般比较薄，力学性能也较差，并且由于阴极有H₂产生，沉积层中往往含有大量气泡，从而导致材料表面不平整和结构变粗糙，沉积层也很难完整的从电极上取下来。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种成膜性良好、表面光滑、机械强度较高的壳聚糖/明胶/纳米银导电抗菌生物材料及其制备方法。

本发明壳聚糖/明胶/纳米银导电抗菌生物材料的技术方案是：

它是通过以下步骤制备得到：

(1)制备壳聚糖溶液：将壳聚糖加入水中，得到质量浓度为0.5～2.5g/100mL的壳聚糖水分散液，再用盐酸溶液调节其pH值为4.0～4.5，充分搅拌至壳聚糖溶解，并用氢氧化钠溶液调节pH值为5.0～5.5，得到壳聚糖溶液；

(2)制备电沉积液：将步骤(1)所得壳聚糖溶液与质量浓度为0.03～0.5g/100mL的纳米银分散液按体积比1:1混合，搅拌均匀后加入明胶和氯化钠，于30～50℃充分搅拌，再加入过氧化氢溶液，充分搅拌得到电沉积液，其中电沉积液中明胶的质量浓度为0.5～1.5g/100mL，氯化钠的浓度为0.1～0.2mol/L，过氧化氢的浓度为50～150mmol/L；

(3)制备壳聚糖/明胶/纳米银导电抗菌生物材料：以钛合金片为阴极，铂片为阳极，浸入步骤(2)制备的电沉积液，采用高精度可编程电源施加恒电压2.0～3.0V，进行阴极电沉积，沉积时间为3～5min，电沉积完成后取出带有沉积层的钛合金片进行清洗，然后浸入浓度为0.05～0.20mol/L的1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳化二亚胺盐酸盐水溶液中，于20～30℃反应10～15h，再后处理得到壳聚糖/明胶/纳米银导电抗菌生物材料。

按上述方案，步骤(1)所述盐酸溶液浓度为0.5～1.5mol/L；所述氢氧化钠溶液浓度为0.5～1.0mol/L。

按上述方案，步骤(2)所述纳米银分散液的制备方法如下：

a)将NaBH₄加入水中，在室温下超声3～8分钟得到浓度为0.1～0.3mol/L的NaBH₄溶液，备用；

b)向浓度为3～6mmol/L的AgNO₃溶液中加入柠檬酸钠，使得加入的柠檬酸钠在AgNO₃溶液中的质量浓度为0.02～0.05g/100mL，充分搅拌后加入步骤a)制备的NaBH₄溶液，至溶液变成黄褐色时停止滴加，继续搅拌反应6～10小时；最后将反应沉淀物离心分离、洗涤、干燥得到纳米银；

c)将步骤b)所得纳米银加入水中，超声分散20～40分钟,得到质量浓度为0.03～0.5g/100mL的纳米银分散液。

按上述方案，步骤(2)所述过氧化氢溶液浓度为30wt％。

按上述方案，步骤(3)所述后处理包括将带有沉积层的钛合金片于20～30℃下干燥15～30小时，然后将带有沉积层的钛合金片或者从钛合金片上分离出的沉积层膜片浸泡到蒸馏水中1～2小时去除1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳化二亚胺盐酸盐，并于40～50℃干燥1～3小时。

本发明壳聚糖/明胶/纳米银导电抗菌生物材料的制备方法步骤如下：