[发明专利]丝素蛋白与聚乙烯醇共混抗菌纳米纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维及其制备方法，具体涉及一种以再生丝素和聚乙烯醇共混的纳米级抗菌纤维及制备方法，属纳米级纤维制备技术领域，所制备的材料可广泛应用于生物、医学等领域。

背景技术

蚕丝在我国来源丰富，它主要由丝素蛋白和丝胶组成，丝素蛋白无毒性、无刺激作用、无过敏性，  具有良好的生物相容性，能制备成膜、凝胶、微胶囊等多种形态的材料，由于它独特的物理化学性能，目前丝素蛋白材料在生物医学材料领域被广泛的研究，如固定化酶材料、细胞培养基质、药物缓释剂、人工器官等等。由于加工过程中结构变化，再生丝素蛋白材料难以满足作为生物医用材料的要求。为了弥补丝素蛋白在力学性能和热稳定性能上的不足，主要通过化学改性的方法将丝素蛋白与其他力学性能较好的材料共混。例如：纤维素、聚氨酯、聚乙烯氧化物(PEO)、甲壳素、明胶、壳聚糖、聚乙烯醇等等。

作为合成材料的聚乙烯醇具有无毒，水溶，生物相容和生物可降解等特性，也被广泛用于生物化学和生物医学材料，同时聚乙烯醇还具有机械性能好、亲水性佳的优点。

纳米纤维支架具有高的孔隙率，即具有一种高度多孔结构，这种多孔结构可以为细胞生成提供更多的结构空间，以促使支架和环境间养分和代谢物的交换，而静电纺纤维组成的非织造织物中的微孔是贯通的，而且纳米级纤维对细胞迁移造成的阻力极其微小，这些都十分有利于细胞的增殖。

中国发明专利CN1244727C公开了一种再生蚕丝蛋白超细纤维的制造方法，以水作为溶剂，再生丝素溶解后直接静电纺丝获得所需再生蚕丝蛋白超细纤维，但这种方法制得的纤维形态比较扁平，粗细不一，不光滑，且纤维毡柔韧性不佳，降低了其实用价值。中国发明专利申请CN1818163A公开了一种丝素蛋白与聚乙烯醇共混纳米纤维及制备方法，以单纯蚕丝为主要原料，经脱胶、溶解等工序后，加入聚乙烯醇共混制备共混纳米纤维。这种方法所得的毡与水接触溶失率较高，且不具备抗菌的性能，限制了其在生物医用材料上的应用。

目前，具有抗菌性能的丝素蛋白和聚乙烯醇共混纳米纤维未见报道。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种不仅与人体具有良好的组织相容性，且还具有良好的抗菌作用的丝素蛋白与聚乙烯醇共混纳米纤维及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种丝素蛋白与聚乙烯醇共混抗菌纳米纤维，它的组分为丝素蛋白、Ag单质粒子和聚乙烯醇；纤维直径为50～500纳米，断裂强度为0.3～0.5cN/dtex，其中，所述丝素蛋白与聚乙烯醇的重量比为10～90∶90～10，所述Ag单质粒子的质量为总质量的1～10％。

本发明还提供一种丝素蛋白与聚乙烯醇共混抗菌纳米纤维的制备方法，其制备步骤如下：

a.将蚕丝脱胶成丝素，再经溶解、透析、提纯和干燥处理后得到纯的再生丝素材料；

b.将上述再生丝素溶解于甲酸或三氟乙酸中，制得质量分数为7～17％的再生丝素酸溶液；

c.用聚合度为1700～3000的聚乙烯醇溶解于去离子水中，制得质量分数为4～12％的聚乙烯醇水溶液；

d.将所得的再生丝素酸溶液和聚乙烯醇水溶液进行共混，丝素蛋白与聚乙烯醇的重量比为10～90∶90～10；

e.在上述溶液中加入含有相当于溶质总质量的1～10％的Ag⁺的银系无机盐，制得纺丝溶液；

f.采用高压静电纺丝方法，对上述纺丝溶液进行喷纺，制得共混纳米纤维毡，其中采用的电极为银质材料，直径小于1mm；

g.对所述共混纳米纤维毡在100～150℃的温度条件下热处理2～5分钟，再经紫外光照射处理3～5小时，获得丝素蛋白和聚乙烯醇共混抗菌纳米纤维。

上述技术方案中，步骤e所述的银系无机盐为硝酸银。

本发明的原理如下：为了克服纯丝素纳米纤维柔韧性差的缺陷，本发明采用了在纺丝溶液中加入强度和韧性好的聚乙烯醇的技术方案。由于水的挥发能力较弱，本发明使用有机酸作为溶剂，避免了用水作为溶剂引起的纤维比较扁平，粗细不一而且不光滑的缺陷。在丝素蛋白与聚乙烯醇共混过程中加入银离子，以增加共混纤维毡的抗菌性能。银对液体中的微生物具有吸附作用，微生物被银吸附后，起呼吸作用的酶就失去功效，微生物就会迅速死亡。银离子的杀菌能力特别强，每升水中只要含亿万分之二毫克的银离子，即可杀死水中大部分细菌。