專利名稱：一種提高絲素材料抗菌性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高絲素材料抗菌性的方法，尤其涉及一種以納米貴金屬作為抗菌劑而來(lái)提高絲素蛋白材料抗菌性的方法，由此能夠有效的提高使用絲素蛋白制成的生物敷料、組織工程支架等生物材料的抗菌性，而這些生物材料主要應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)和化妝品領(lǐng)域中，本發(fā)明中所用的絲素蛋白主要是從蠶絲中提取出來(lái)的。

背景技術(shù)：
許多納米貴金屬均具有廣譜抗菌效果，且效力持久，同時(shí)對(duì)人體刺激小，是一種優(yōu)良的抗菌劑。如公開(kāi)號(hào)為200610042524.2的中國(guó)專利中，公開(kāi)了一種納米銀抗菌粉，其中納米銀的主要作用就是殺菌和消毒，這種納米銀抗菌粉在直接使用時(shí)，確實(shí)具有較好的殺菌、消毒作用，但是該納米銀抗菌粉在使用上具有一定的局限性，如需要將納米銀抗菌粉應(yīng)用在類似于敷料、創(chuàng)面貼等物質(zhì)上時(shí)，納米銀抗菌粉難以均勻、有效的分布在這些物質(zhì)上，使得納米銀抗菌粉的抗菌效果就會(huì)受到影響。再如公開(kāi)號(hào)為200510102460.6的中國(guó)專利中，公開(kāi)了一種納米銀抗菌水性木器漆及其制備方法，該發(fā)明中使用納米銀作為抗菌劑來(lái)制造具有抗菌能力的涂料，其主要步驟就是簡(jiǎn)單的將納米銀與其他原料相混合均勻，且沒(méi)有對(duì)納米銀的粒徑、濃度以及混合時(shí)的溫度等做出明確的限定，相對(duì)而言涂料對(duì)抗菌劑的釋放速率、抗菌時(shí)效和抗菌作用等方面的要求相對(duì)較低。
我國(guó)蠶絲資源豐富，從蠶絲中提取的絲素蛋白不僅具有優(yōu)良的生物相容性，而且具有與膠原相近的促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，現(xiàn)在利用轉(zhuǎn)基因、生物反應(yīng)器等生物技術(shù)還能夠獲得含促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)等成分的轉(zhuǎn)基因絲素蛋白，因此，絲素蛋白被認(rèn)為在生物敷料、組織工程支架等醫(yī)用生物材料方面具有良好的應(yīng)用前景。但絲素蛋白醫(yī)用生物材料對(duì)抗菌劑的要求也較高，如對(duì)抗菌劑的釋放速率大小、抗菌時(shí)效長(zhǎng)短和抗菌作用強(qiáng)弱等方面均有一定的要求，這就給提高絲素蛋白醫(yī)用生物材料抗菌性能帶來(lái)了一定的難度。當(dāng)然，目前也有一些相對(duì)較好的用于提高絲素材料抗菌性的方法，如公開(kāi)號(hào)為200710014305.8的中國(guó)專利中，公開(kāi)了一種以絲素固載的納米銀抗菌粉體及其制備方法，該發(fā)明主要是將蠶絲經(jīng)過(guò)脫膠、溶解和透析后，得到的絲素溶液與硝酸銀溶液混合，從而制得絲素納米銀粉體，該發(fā)明中使用硝酸銀作為原料而來(lái)制備納米銀，一方面硝酸銀的用量較大，使得生產(chǎn)成本較高；且產(chǎn)物中殘留較高濃度的NO3-和Ag+，而Ag+的性能不同于納米銀，較高濃度的NO3-和Ag+用于人體皮膚上的敷料、化妝品等中時(shí)，其對(duì)人體的安全性還沒(méi)有待證實(shí)，因此該專利中的產(chǎn)物不能直接用于醫(yī)用生物材料和化妝品，還有就是該方法的工序復(fù)雜，制備周期較長(zhǎng)。再如公開(kāi)號(hào)為200710190413.0的中國(guó)專利中，公開(kāi)了一種絲素蛋白與聚乙烯醇共混抗菌納米纖維及其制備方法，該發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其抗菌性能也同樣使用了硝酸銀，這就同樣存在上述弊端。
綜上所述，目前雖然已經(jīng)公開(kāi)了一些關(guān)于直接或者間接使用納米銀作為抗菌劑的技術(shù)，但是在絲素蛋白材料這一領(lǐng)域中，尤其是從蠶絲中提取的絲素蛋白中，還沒(méi)有直接使用納米銀作為抗菌劑的，更沒(méi)有直接將納米銀均勻的復(fù)合到絲素蛋白材料中的。因?yàn)橹苯訉⒓{米銀復(fù)合到絲素蛋白中時(shí)，對(duì)納米銀的粒徑以及濃度的要求較高，目前還沒(méi)有尋找到一種合適的直接使用納米銀作為絲素蛋白抗菌劑的方法，同樣的，目前也還沒(méi)有報(bào)道直接使用其他種類的納米貴金屬來(lái)提高絲素材料抗菌性的方法。絲素蛋白材料在生物敷料、組織工程支架等醫(yī)用生物材料和化妝品方面具有良好的應(yīng)用前景，當(dāng)使用含有納米貴金屬的絲素蛋白材料來(lái)制造敷料、組織工程支架或者化妝品等時(shí)，如果納米貴金屬不能很好地被復(fù)合入材料中，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的抗菌作用弱，抗菌性能差，甚至?xí)霈F(xiàn)高濃度的納米貴金屬快速的從材料中釋放出來(lái)，導(dǎo)致抗菌時(shí)效短，并且有可能產(chǎn)生不良的副作用，從而給人體的健康帶來(lái)一定的危害?，F(xiàn)在利用硝酸銀反應(yīng)而得到含有納米銀的絲素蛋白材料，不僅使得生產(chǎn)工序較為復(fù)雜，而且生產(chǎn)成本也較高，且產(chǎn)品中殘留多量的NO3-和Ag+，能否直接用于醫(yī)用生物材料和化妝品方面還有待驗(yàn)證，且經(jīng)過(guò)反應(yīng)生成的納米銀不能均勻、有效的釋放，這就降低了抗菌性，從而影響到絲素蛋白材料的抗菌性能。
由于絲素蛋白材料應(yīng)用在生物敷料、組織工程支架和化妝品等生物材料方面具有很好的前景，這是生物以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一種發(fā)展趨勢(shì)，尋求一種能夠有效提高絲素材料抗菌性的方法具有十分深遠(yuǎn)的意義。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種制造工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，抗菌性能好，使用安全可靠，且抗菌劑能夠均勻有效的復(fù)合在絲素蛋白材料中的提高絲素材料抗菌性的方法。
本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該提高絲素材料抗菌性的方法，包括絲素蛋白溶液的配制工序，該工序采用絲素蛋白制備絲素蛋白溶液，取上述制得的絲素蛋白溶液待用，其特點(diǎn)在于還包括納米貴金屬的投加工序；所述納米貴金屬的投加工序中，選取粒徑在5—100納米之間的納米貴金屬；當(dāng)溫度在0—50℃之間時(shí)，將所述納米貴金屬投加到上述待用的絲素蛋白溶液中，得到含有納米貴金屬的絲素蛋白液體；再對(duì)該含有納米貴金屬的絲素蛋白液體進(jìn)行攪拌，攪拌的轉(zhuǎn)速在100—400轉(zhuǎn)/分鐘之間，最后將所述含有納米貴金屬的絲素蛋白液體攪拌均勻后就得到含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液；該含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液中，所述絲素蛋白的濃度在0.5—15w/v％之間，所述納米貴金屬的濃度在0.005—0.2w/v％之間。由此使得本發(fā)明能夠很好的提高絲素蛋白溶液的抗菌性能，從而使得絲素蛋白能夠更加廣泛的應(yīng)用在生物敷料、組織工程支架等生物材料中。
本發(fā)明所述絲素蛋白為桑蠶絲蛋白、柞蠶絲蛋白和野蠶絲蛋白中的一種或者兩種以上。由此使得本發(fā)明的取材較為方便，且通過(guò)本發(fā)明而制得的含有納米貴金屬的絲素材料溶液具有更加廣的應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明所述納米貴金屬呈膠體溶液狀或者粉體狀。
本發(fā)明所述納米貴金屬為納米金、納米銀、納米鈦或者納米鉑金。由此使得本發(fā)明中的絲素蛋白溶液具有更廣的適用性。
本發(fā)明所述攪拌的轉(zhuǎn)速在150—250轉(zhuǎn)/分鐘之間。由此使得本發(fā)明中的納米貴金屬能夠更好的吸附到絲素蛋白上，從而使得本發(fā)明中含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液具有很好的緩釋作用，有效的延長(zhǎng)了絲素蛋白材料的抗菌時(shí)效。
本發(fā)明所述絲素蛋白的濃度在2—8w/v％之間。
本發(fā)明所述納米貴金屬的濃度在0.01—0.1w/v％之間。由此使得本發(fā)明中的納米貴金屬能夠更加溫和、有效的發(fā)揮其抗菌作用。
本發(fā)明所述向待用的絲素蛋白溶液中投加納米貴金屬時(shí)的溫度在5℃—30℃之間。由此使得本發(fā)明中的絲素蛋白溶液和納米貴金屬具有更好的穩(wěn)定性，使得最終制得的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液具有良好的性能。
本發(fā)明所述絲素蛋白溶液中加有交聯(lián)劑和/或凝固劑。由此使得更好的提升本發(fā)明制得的絲素蛋白溶液的性能。
本發(fā)明所述絲素蛋白溶液中加有水溶性天然高分子、水溶性合成高分子和鹽類中的一種或者兩種以上。由此使得通過(guò)本發(fā)明制得的絲素蛋白溶液具有更廣泛的用途。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果使用本發(fā)明制得的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液具有很好的抗菌性能，納米貴金屬能有效的吸附在絲素蛋白上，用該含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液制備成材料后，納米貴金屬粒子能夠有效的復(fù)合到絲素材料上，這就使得本發(fā)明中絲素材料內(nèi)所含的納米貴金屬具有很好的緩釋作用，也就是說(shuō)納米貴金屬能夠溫和、緩慢、均勻且有效的從絲素材料中釋放出來(lái)，然后這部分被釋放出來(lái)的納米貴金屬起抗菌和殺菌的作用。通過(guò)本發(fā)明所制得的絲素蛋白溶液具有均衡、持久的抗菌作用，從而大大延長(zhǎng)了絲素材料的抗菌時(shí)效，增強(qiáng)了抗菌作用。本發(fā)明中添加到絲素蛋白溶液中的納米貴金屬的量很少，納米貴金屬在絲素蛋白溶液中的濃度只在0.005—0.2w/v％之間，能夠確保使用的安全性。
本發(fā)明一般在溫度為0—50℃之間時(shí)，將納米貴金屬投加到待用的絲素蛋白溶液中進(jìn)行混合，為納米貴金屬均勻、有效的分散到絲素蛋白中奠定基礎(chǔ)，本發(fā)明中將納米貴金屬投加到待用的絲素蛋白溶液中進(jìn)行混合時(shí)的最佳溫度為5℃—30℃之間，若當(dāng)納米貴金屬與絲素蛋白溶液混合時(shí)的溫度過(guò)低或過(guò)高，往往會(huì)使所得的溶液發(fā)生凝固、沉淀等，降低了絲素蛋白溶液的性能，從而大大影響到之后用本發(fā)明制備而成的絲素蛋白材料的性能。本發(fā)明中當(dāng)納米貴金屬與絲素蛋白溶液進(jìn)行混合時(shí)，若混合液的性質(zhì)較為穩(wěn)定時(shí)，即納米貴金屬與絲素材料混合后沒(méi)有發(fā)生凝固、沉淀以及其他副反應(yīng)時(shí)，也可以適當(dāng)提高混合時(shí)的溫度，其溫度范圍有時(shí)也可以擴(kuò)大到0—100℃之間。本發(fā)明中對(duì)含有納米貴金屬的絲素蛋白液體進(jìn)行攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速在一般控制在100—400轉(zhuǎn)/分鐘之間，最佳為150—250轉(zhuǎn)/分鐘之間，若攪拌太快，不僅容易產(chǎn)生沉淀，而且使得納米貴金屬不能有效的吸附到絲素材料中，從而降低了絲素材料的抗菌性能；若攪拌太慢，同樣使得納米貴金屬不能均勻、有效的吸附到絲素材料中，且使得納米貴金屬均勻分散到絲素材料中的速度減慢，降低了生產(chǎn)效率。
通過(guò)使用本發(fā)明中的方法，納米貴金屬已經(jīng)很好的吸附在了絲素蛋白上，當(dāng)使用本發(fā)明所制得的添加有納米貴金屬的絲素蛋白溶液來(lái)制造敷料、組織工程支架、化妝品等時(shí)，制造出來(lái)的產(chǎn)品具有很好的抗菌性能，納米貴金屬能夠很好的復(fù)合在材料中，當(dāng)使用這些產(chǎn)品時(shí)，納米貴金屬能夠緩慢、溫和的釋放出來(lái)，大大提升了這些產(chǎn)品的抗菌能力，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的抗菌時(shí)效。使用本發(fā)明中的絲素蛋白制造而成的敷料、組織工程支架、化妝品等，其發(fā)揮抗菌性的納米貴金屬具有很好的緩釋作用，納米貴金屬會(huì)溫和而緩慢的釋放出來(lái)，從而大大減小了對(duì)人體的刺激作用，有利于這些產(chǎn)品更好的發(fā)揮其作用。如通過(guò)本發(fā)明制得的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液可以用于制備膜、多孔材料、海綿多孔膜、凝膠、粉末、紡絲等材料，這些材料具有良好的抗菌性能。
本發(fā)明操作工序少，制造工藝簡(jiǎn)單，制得的絲素蛋白溶液具有很好的抗菌性能，能夠應(yīng)用到諸多生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，市場(chǎng)前景十分廣闊。通過(guò)本發(fā)明所制備的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液還能再與其它成分混合，從而制備出各種復(fù)合絲素蛋白材料。



圖1為本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程框圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例3中的絲素蛋白溶液和普通絲素蛋白溶液對(duì)大腸桿菌的抑菌性能對(duì)照?qǐng)D。
圖3為本發(fā)明制得的含有納米金的桑蠶絲素蛋白溶液中不同濃度下抑菌性能強(qiáng)弱的關(guān)系圖。
圖4為具有抗菌性的絲素海綿敷料中納米銀的累積釋放速率曲線圖，該絲素海綿敷料是使用含有納米銀的桑蠶絲素蛋白溶液制備的，而該含有納米銀的桑蠶絲素蛋白溶液是通過(guò)本發(fā)明的方法制得。
圖5為使用普通絲素蛋白溶液制成的絲素蛋白材料和使用本發(fā)明制得的絲素蛋白溶液制成的絲素蛋白材料對(duì)銅綠假單孢菌的抑菌性能對(duì)照?qǐng)D。

具體實(shí)施例方式 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例 參見(jiàn)圖1，本發(fā)明包括絲素蛋白溶液的配制工序和納米貴金屬的投加工序，本發(fā)明提供一種提高絲素材料抗菌性的方法，主要是提供一種提高絲素蛋白材料抗菌性的方法，表1—表4為本發(fā)明各實(shí)施例中的各組分以及相關(guān)技術(shù)參數(shù)表。
表1 實(shí)施例1—實(shí)施例6的相關(guān)技術(shù)表
表2 實(shí)施例7—實(shí)施例12的相關(guān)技術(shù)表
表3 實(shí)施例13—實(shí)施例18的相關(guān)技術(shù)表
表4 實(shí)施例19—實(shí)施例24的相關(guān)技術(shù)表
表1—表4為本發(fā)明中制備具有抗菌性能的絲素蛋白溶液的實(shí)施例，各表中納米貴金屬的粒徑為平均粒徑，表示納米貴金屬的規(guī)格，這些納米貴金屬的規(guī)格為現(xiàn)有技術(shù)，表1—表4中各實(shí)施例中使用本發(fā)明進(jìn)行配制時(shí)的方法基本相同，下面以實(shí)施例5為例，對(duì)本發(fā)明中的配制方法進(jìn)行具體說(shuō)明。
首先進(jìn)行絲素蛋白溶液的配制工序，先取適量桑蠶的蠶繭，將桑蠶繭剝?nèi)ダO衣并去除蛹后，就得到了清潔的繭殼。使用0.25—0.5w/v％的碳酸鈉水溶液精練繭殼2次，除去絲膠。每次精煉的時(shí)間為30分鐘，精練的溫度為100℃，浴比為180，本發(fā)明中的精煉浴比也可以在150—100之間。精練后的繭殼用水進(jìn)行洗滌，以洗凈繭殼上剩余的絲膠，然后將洗凈后的繭殼經(jīng)過(guò)干燥后就得到柞蠶繭的絲素纖維。
再用氯化鈣水溶液溶解絲素纖維，其中絲素纖維氯化鈣水＝1克25克25毫升，本發(fā)明中絲素纖維、氯化鈣和水之間的用量之比也可以在絲素纖維氯化鈣水＝1克10-25克10-25毫升之間，溶解時(shí)的溫度在98℃—100℃之間。將溶解后得到的溶液灌入纖維素透析膜中，在流水中透析3日，通常透析的時(shí)間在2—4日之間，透析的目的是除去絲素纖維中的氯化鈣，經(jīng)過(guò)透析后的絲素蛋白溶液再進(jìn)行濃縮，濃縮至絲素蛋白溶液的濃度為3w/v％為止。經(jīng)過(guò)透析后的絲素蛋白溶液的濃度一般都較小，這就可以根據(jù)實(shí)際需要將透析后的絲素蛋白溶液的濃度濃縮至0.5—15w/v％之間。最后向絲素蛋白溶液中加入5％的二縮水甘油基乙醚，充分?jǐn)嚢杈鶆?，就得到了絲素蛋白溶液，取配制好的絲素蛋白溶液待用。本發(fā)明中視制備材料的不同需要，也可以在絲素蛋白溶液中加入交聯(lián)劑、凝固劑等化學(xué)藥劑，以提升絲素蛋白溶液的不同性能。本發(fā)明可以使用桑蠶絲蛋白、柞蠶絲蛋白和野蠶絲蛋白中的一種或者兩種以上作為絲素蛋白，本發(fā)明中有時(shí)也可以使用其他天然高分子、合成高分子和鹽類中的一種或者兩種以上與絲素蛋白溶液相混合。本發(fā)明中絲素蛋白溶液中也可以加有水溶性天然高分子、水溶性合成高分子和鹽類中的一種或者兩種以上，用于制備不同用途的絲素蛋白溶液。本發(fā)明中絲素蛋白材料溶液的配制工序和現(xiàn)有技術(shù)相同或者相近似，本發(fā)明中絲素蛋白溶液中絲素蛋白的濃度用“w/v％”來(lái)表示，即單位體積中的所含的質(zhì)量百分比，本發(fā)明中所涉及的濃度均用“w/v％”來(lái)表示，這一點(diǎn)下面不再敘述。
絲素蛋白溶液的配制工序結(jié)束之后，就進(jìn)入納米貴金屬的投加工序了。選取粒徑為50納米的膠體溶液狀納米金作為納米貴金屬，即使用納米金作為本發(fā)明中的抗菌劑。本發(fā)明中選取的納米貴金屬可以為納米金、納米銀、納米鈦或者納米鉑金，本發(fā)明中各種納米貴金屬在絲素蛋白溶液中能夠穩(wěn)定共存時(shí)，也可以將納米金、納米銀、納米鈦或者納米鉑金中的兩種以上進(jìn)行混用，納米貴金屬的狀態(tài)可以為膠體溶液狀或者粉體狀，膠體溶液狀或者粉體狀的納米貴金屬為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再詳述，本發(fā)明中納米貴金屬的粒徑可以在5—100納米之間。當(dāng)溫度在20℃時(shí)，取納米金投加到待用的絲素蛋白溶液中，得到含有納米金的絲素蛋白液體，因?yàn)榇藭r(shí)納米金剛剛投加到絲素蛋白溶液中，納米金還沒(méi)有與絲素蛋白溶液融為一體，故此處先稱其為含有納米金的絲素蛋白液體，然后再對(duì)該含有納米金的絲素蛋白液體進(jìn)行攪拌，攪拌的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，最后將含有納米金的絲素蛋白液體攪拌均勻，一般攪拌時(shí)間為3—5分鐘，這樣就得到含有納米金的絲素蛋白溶液了，且在制得的含有納米金的絲素蛋白溶液中，納米金的濃度為0.04w/v％。
本發(fā)明中將納米貴金屬投加到絲素蛋白溶液中時(shí)的溫度可以在0—50℃之間，當(dāng)然，在能夠保障納米貴金屬與絲素蛋白溶液相混合后，所得到的混合液沒(méi)有發(fā)生凝固、沉淀以及其他副反應(yīng)時(shí)，也可以適當(dāng)提高納米貴金屬與絲素蛋白溶液混合時(shí)的溫度，其溫度范圍有時(shí)也可以擴(kuò)大到0—100℃之間。對(duì)含有納米貴金屬的絲素蛋白液體進(jìn)行攪拌時(shí)的攪拌轉(zhuǎn)速可以在100—400轉(zhuǎn)/分鐘之間。最后配制而成的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液中，納米貴金屬的濃度可以在0.005—0.2w/v％之間。
上述就是本發(fā)明實(shí)施例5中配制含有納米金的絲素蛋白溶液的方法，其他實(shí)施例中的配制方法均與實(shí)施例5的配制方法相同或者相類似，故此處不再一一詳述。
通過(guò)本發(fā)明所制得的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液具有很好的抗菌性能，納米貴金屬能夠很好的吸附在絲素蛋白中，且在使用該溶液時(shí)，納米貴金屬能夠有效的釋放出來(lái)，該部分釋放出來(lái)的納米貴金屬就起到抑菌和殺菌的作用。圖2為本發(fā)明實(shí)施例3制得的絲素蛋白溶液和普通絲素蛋白溶液對(duì)大腸桿菌的抑菌性能對(duì)照?qǐng)D，實(shí)施例3的配方及配制方法此處不再重復(fù)介紹，普通絲素蛋白溶液與實(shí)施例3中的絲素蛋白溶液之間的唯一區(qū)別就是缺少了納米銀這一組分，其余的組分以及配制方法均與實(shí)施例3中的相同，圖2中用“口”表示的柱子為普通絲素蛋白溶液的抑菌性能，用

表示的柱子為本發(fā)明實(shí)施例3中含有納米銀的絲素蛋白溶液抑菌性能。由圖2可知，本發(fā)明中的絲素蛋白溶液在對(duì)大腸桿菌進(jìn)行抑菌時(shí)，先設(shè)定每個(gè)時(shí)段中使用普通絲素蛋白溶液樣本的大腸桿菌的菌落數(shù)為100％，然后與使用本發(fā)明中的絲素蛋白溶液樣本的大腸桿菌的菌落數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)2小時(shí)本發(fā)明中的絲素蛋白溶液樣本中大腸桿菌的菌落數(shù)為普通絲素蛋白溶液樣本中大腸桿菌菌落數(shù)的30％，經(jīng)過(guò)4小時(shí)本發(fā)明中的絲素蛋白溶液樣本中大腸桿菌的菌落數(shù)為普通絲素蛋白溶液樣本中大腸桿菌菌落數(shù)的10％，經(jīng)過(guò)8小時(shí)本發(fā)明中的絲素蛋白溶液樣本中大腸桿菌的菌落數(shù)為普通絲素蛋白溶液樣本中大腸桿菌菌落數(shù)的3％，到24小時(shí)絲素蛋白溶液樣本大腸桿菌的菌落數(shù)為0，也就是說(shuō)到了24小時(shí)后本發(fā)明已經(jīng)完全殺滅和抑制了大腸桿菌。由此可見(jiàn)，使用本發(fā)明制得的含有納米銀的絲素蛋白溶液具有良好的抗菌性能。需要說(shuō)明的是，此處對(duì)絲素蛋白溶液和普通絲素蛋白溶液進(jìn)行大腸桿菌抑菌性能的實(shí)驗(yàn)方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再詳述。
使用本發(fā)明制得的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液，其抗菌性能的強(qiáng)弱與絲素蛋白溶液中納米貴金屬濃度的大小有關(guān)，在本發(fā)明的絲素蛋白溶液中，隨納米貴金屬濃度的增加，本發(fā)明中絲素蛋白溶液的抗菌性能增強(qiáng)。圖3為本發(fā)明制得的含有納米金的桑蠶絲素蛋白溶液中不同濃度下抑菌性能強(qiáng)弱的關(guān)系圖，其中該絲素蛋白溶液中，絲素蛋白的濃度均保持在5w/v％，有圖3可知，隨絲素蛋白溶液中納米金的濃度增加，絲素蛋白溶液的抑菌性能增強(qiáng)，抑菌圈的直徑相應(yīng)的增大。這里測(cè)定含有納米金的桑蠶絲素蛋白溶液中不同濃度下抑菌性能強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再詳述。
本發(fā)明中含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液其實(shí)就是一類制作絲素產(chǎn)品的絲素蛋白原料，使用其做成的膜、多孔材料、海綿多孔膜、凝膠、粉末、紡絲、溶液等均具有良好的抗菌性，尤其在生物敷料、組織工程支架等生物材料方面具有良好的應(yīng)用前景。下面對(duì)本發(fā)明制得的含有納米貴金屬的絲素材料溶液的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行舉例，來(lái)說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明所制得的含有納米貴金屬的絲素材料溶液具有較廣的應(yīng)用面以及較好的應(yīng)用前景。
1、使用通過(guò)本發(fā)明所制得的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液來(lái)制備具有良好抗菌性能的敷料。
取適量桑蠶繭，剝?nèi)ドＰQ繭的繭衣，然后去除桑蠶繭內(nèi)的蛹，得到清潔繭殼。用濃度為0.25—0.5w/v％的碳酸鈉水溶液精練繭殼2次，除去絲膠。每次30分鐘，精練溫度100℃，浴比150—100。精練后用水洗凈繭殼上的絲膠，然后對(duì)繭殼進(jìn)行干燥后就得到了絲素纖維。用氯化鈣水溶液溶解絲素纖維，溶解溫度98—100℃，其中絲素氯化鈣水＝1克25克25毫升。將溶解后得到的溶液灌入纖維素透析膜中，在流水中透析2—4日，以除去氯化鈣。然后將透析后的絲素蛋白溶液的濃度濃縮至6w/v％，最后取適量濃度為6w/v％的絲素蛋白溶液待用。
溫度為20℃時(shí)，向上述待用的桑蠶絲素蛋白水溶液中加入5％的二縮水甘油基乙醚，充分?jǐn)嚢杈鶆颉Ｈ缓笤傧蛏鲜龌旌弦褐屑尤脒m量納米銀，這樣就得到了含有納米銀的絲素材料液體，并以200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速將含有納米銀的絲素材料液體充分?jǐn)嚢杈鶆?，最后就得到含有納米銀的絲素材料溶液，該溶液中納米銀的濃度為0.05w/v％。
上面就是使用本發(fā)明的配制方法來(lái)配制含有納米銀的絲素材料溶液，然后使用該溶液來(lái)制備具有抗菌性的敷料。首先把含有納米銀的絲素材料溶液加入模具內(nèi)，將模具置于-20℃的溫度下冷凍，待完全凍結(jié)后，再延長(zhǎng)凍結(jié)時(shí)間10分鐘—4小時(shí)，以穩(wěn)固絲素蛋白的固化反應(yīng)。然后從冷凍室取出模具，室溫解凍或在模具中加入蒸餾水解凍。再?gòu)哪＞咧腥〕鼋鈨龊蟮牟牧?，用蒸餾水進(jìn)行浸泡，多次換水，直至除盡二縮水甘油基乙醚，瀝除水分至含水率在40％—80％后，將絲素蛋白多孔材料滅菌，最后進(jìn)行包裝，抗菌性能良好的絲素海綿敷料成品就制作完成了。使用絲素材料來(lái)制備絲素海綿敷料的方法，在公告號(hào)為200510060655.9的中國(guó)專利中已經(jīng)進(jìn)行了公開(kāi)，故此處只是簡(jiǎn)略的描述。
上述使用含有納米銀的絲素材料溶液制成的絲素海綿敷料具有很好的抗菌性能，表5表示上述絲素海綿敷料對(duì)不同細(xì)菌的抑菌性能。
表5 絲素海綿敷料對(duì)不同細(xì)菌的抑菌性能表
由表5可知，通過(guò)納米銀濃度為0.02w/v％的絲素蛋白溶液制備而成的絲素海綿敷料，已經(jīng)顯示出了較好的抑菌效果，如在4小時(shí)后對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率都達(dá)到了100％，8小時(shí)后對(duì)銅綠假單胞菌的抑菌率都達(dá)到了100％，24小時(shí)后對(duì)大腸桿菌的抑菌率都達(dá)到了100％。而絲素海綿敷料中所復(fù)合有納米銀的量的多少，也是直接關(guān)系到最終敷料的抑菌效果的，通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)就可以清楚的表示這一點(diǎn)。
采用上述制備方法，制備出來(lái)的敷料具有很好的抗菌性能，下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)此做進(jìn)一步的說(shuō)明。使用本發(fā)明中的方法分別配制納米銀濃度為0.005w/v％、0.02w/v％和0.05w/v％的含有納米銀的絲素材料溶液，然后使用上述三種不同濃度的絲素材料溶液分別制備絲素海綿敷料a、絲素海綿敷料b和絲素海綿敷料c。然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)各敷料中納米銀的釋放速率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果參見(jiàn)圖4，圖4表示具有抗菌性的絲素海綿敷料中納米銀的累積釋放速率圖，而釋放出來(lái)的納米銀具有良好的抗菌性能。本發(fā)明中的絲素海綿敷料a、絲素海綿敷料b和絲素海綿敷料c是使用含有納米銀的桑蠶絲素蛋白溶液制備的，而該含有納米銀的桑蠶絲素蛋白溶液是通過(guò)本發(fā)明的方法制得。圖4中的橫坐標(biāo)表示絲素海綿敷料釋放納米銀的時(shí)間，其中前3天是在蒸餾水中的釋放情況，從第4天開(kāi)始是在37℃的PBS緩沖液中的釋放情況；圖4中的縱坐標(biāo)表示絲素海綿敷料中納米銀累計(jì)釋放的百分含量；圖4中用“◆”表示的線條為絲素海綿敷料a中納米銀的釋放速率曲線，即位于最下方的那條曲線，用“■”表示的線條為絲素海綿敷料b中納米銀的釋放速率曲線，即位于中間的那條曲線，用“▲”表示的線條為絲素海綿敷料c中納米銀的釋放速率曲線，即位于最上方的那條曲線。如圖4所示，絲素海綿敷料釋放納米銀的速度緩慢而穩(wěn)定，并且隨著納米銀復(fù)合量的增加，釋放量也相應(yīng)增加，而釋放出來(lái)的納米銀具有良好的抗菌性能。本發(fā)明復(fù)合在絲素海綿敷料a、絲素海綿敷料b和絲素海綿敷料c中的納米銀的釋放行為，有利于敷料持續(xù)發(fā)揮抑菌作用，并且對(duì)創(chuàng)面的刺激作用溫和，且能夠通過(guò)調(diào)整納米銀的復(fù)合量而有效的調(diào)控釋放量和抑菌效果。這里對(duì)具有抗菌性的絲素海綿敷料中納米銀的累積釋放速率測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再詳述。
現(xiàn)有的敷料一般都是通過(guò)沒(méi)有吸附有納米貴金屬的絲素蛋白溶液制備而成的，故這種敷料基本不具備抗菌性，圖5為使用普通絲素蛋白溶液制成的絲素蛋白材料和使用本發(fā)明制得的絲素蛋白溶液制成的絲素蛋白材料對(duì)銅綠假單孢菌的抑菌性能對(duì)照?qǐng)D，圖5中用“口”表示的柱子為普通絲素蛋白溶液制成的絲素蛋白材料抗菌性能，也就是普通絲素敷料的抗菌性能，而用

表示的柱子為絲素海綿敷料b的抗菌性能，這里普通絲素敷料與絲素海綿敷料b之間的唯一區(qū)別就是普通絲素敷料中缺少納米銀，其余各組分以及制備工藝均相同。圖5中設(shè)各時(shí)段使用普通絲素敷料的樣本中銅綠假單孢菌的菌落數(shù)為100％，然后與使用絲素海綿敷料b的樣本中銅綠假單孢菌的菌落數(shù)進(jìn)行比較，由圖5可知，2小時(shí)處使用絲素海綿敷料b的樣本中銅綠假單孢菌菌落數(shù)為使用普通絲素敷料的樣本中銅綠假單孢菌菌落數(shù)的25％，4小時(shí)處使用絲素海綿敷料b的樣本中銅綠假單孢菌菌落數(shù)為使用普通絲素敷料的樣本中銅綠假單孢菌菌落數(shù)的0.6％，8小時(shí)后使用絲素海綿敷料b的樣本中銅綠假單孢菌的菌落數(shù)為0％，由此可見(jiàn)絲素海綿敷料b對(duì)銅綠假單孢菌具有良好的抗菌性能。此處測(cè)定普通絲素敷料與絲素海綿敷料b對(duì)銅綠假單孢菌抗菌性能的實(shí)驗(yàn)方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再詳述。雖然現(xiàn)有提高敷料抗菌性能的方法中，也有通過(guò)在敷料的表面涂敷一層抗菌膜，但是敷料靠這種方式所增強(qiáng)的抗菌性能較差，因?yàn)橥ㄟ^(guò)涂敷上去的抗菌劑往往會(huì)高濃度快速的釋放出來(lái)，這就導(dǎo)致對(duì)創(chuàng)面產(chǎn)生較大的有不利影響，而且抗菌時(shí)效短。
2、使用通過(guò)本發(fā)明所制得的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液來(lái)制備具有良好抗菌性能的美容面膜。
采用絲綢廠的廢桑蠶絲為原料，先用濃度為0.5—1.5w/v％的絲光皂水溶液精煉精煉廢絲，然后再用濃度為0.5w/v％的碳酸鈉水溶液精煉精煉廢絲。每次精煉時(shí)間為30分鐘，精練溫度為98℃—100℃，浴比為1:100。精練后用水洗凈蠶絲中的絲膠，再將蠶絲干燥后就得到了絲素纖維。將上面得到的絲素纖維溶解在濃度為9.3mol/L LiBr水溶液中，然后將所得到的絲素纖維與LiBr的混合溶液在蒸餾水中進(jìn)行透析，透析時(shí)間為3天，以除去上述混合液中的LiBr。最后將透析后的桑蠶絲素蛋白溶液的濃度濃縮至8w/v％。上述就是本發(fā)明中的絲素蛋白溶液的配制工序。
然后進(jìn)入納米貴金屬的投加工序，在室溫下，向上述濃度為8w/v％的桑蠶絲素蛋白水溶液中加入納米金，充分?jǐn)嚢杈鶆虻玫胶屑{米金的桑蠶絲素蛋白水溶液，該溶液中納米金的濃度為0.01w/v％。
最后就是使用本發(fā)明配制的含有納米金的桑蠶絲素蛋白水溶液來(lái)制備美容面膜，先將含有納米金的桑蠶絲素蛋白水溶液在聚乙烯等合成高分子板上流延干燥成膜，干燥后的絲素膜的回潮率在10—15％，將干燥后的絲素膜滅菌，最后包裝成產(chǎn)品，這樣就得到了美容面膜。該美容面膜具有良好的抗菌性能，由于納米金的復(fù)合量較少，且納米金能夠很好的吸附在桑蠶絲素蛋白中，使得納米金具有良好緩釋作用，這就使得該美容面膜在具有良好的抗菌性能的同時(shí)，對(duì)皮膚幾乎無(wú)刺激作用。
3、使用通過(guò)本發(fā)明所制得的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液來(lái)制備具有良好抗菌性能的創(chuàng)面貼，下面以制備創(chuàng)面貼所使用的原料不同而舉三個(gè)例子加以說(shuō)明。
a、將柞蠶絲在98—100℃下用濃度為1.5w/v％Na2CO3溶液脫膠2小時(shí)，浴比為1:50，脫膠后的柞蠶絲洗凈、烘干。用濃度為30w/v％飽和硫氰酸鋰溶液來(lái)溶解柞蠶絲，將所得到的柞蠶絲硫氰酸鋰溶液在蒸餾水中透析3天，以除去溶液中的硫氰酸鋰。將透析后得到的柞蠶絲素蛋白溶液的濃度濃縮至2w/v％。然后使用同1的方法制備濃度為4w/v％的桑蠶絲素蛋白溶液。
將上述濃度為2w/v％的柞蠶絲素蛋白溶液和濃度為4w/v％的桑蠶絲素蛋白溶液按照11的比例混合，得到混合的絲素蛋白溶液，然后向該混合的絲素蛋白溶液中加入納米銀，充分?jǐn)嚢杈鶆虻玫胶屑{米銀的絲素蛋白溶液，該溶液中納米銀的濃度為0.01w/v％。然后把此溶液在聚乙烯等合成高分子板上流延干燥成膜，干燥后的絲素膜的回潮率在10—15％。將干燥后的絲素膜滅菌，然后進(jìn)行包裝，創(chuàng)面貼產(chǎn)品就制作完成了。
b、以絲綢廠的廢桑蠶絲為原料來(lái)制備創(chuàng)面貼，首先用濃度為0.25—0.5w/v％的碳酸鈉水溶液精練繭殼2次，以除去繭殼中的絲膠，每次精煉的時(shí)間為30分鐘，精練的溫度為100℃，浴比為1:50—100。精練后用水洗凈繭殼中的絲膠，然后經(jīng)過(guò)干燥后就得到絲素纖維。將絲素纖維溶解在濃度為9.3mol/L的LiBr水溶液中，將所得到的絲素纖維溶液在蒸餾水中透析3天，以除去絲素纖維中所含的LiBr，最后將透析后的桑蠶絲素蛋白溶液的濃度濃縮至4w/v％。
然后向濃度為4w/v％的桑蠶絲素蛋白溶液中投加聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和納米鉑金，充分?jǐn)嚢杈鶆蛞缘玫胶屑{米鉑金的桑蠶絲素蛋白溶液，該溶液中所含聚乙烯吡咯烷酮的濃度為0.5w/v％、聚乙烯醇的濃度為1w/v％、納米鉑金的濃度為0.01w/v％。把含有納米鉑金的桑蠶絲素蛋白溶液在聚乙烯等合成高分子板上流延干燥成膜，干燥后的絲素膜的回潮率在10—15％。將干燥后的絲素膜滅菌，然后包裝成產(chǎn)品，該產(chǎn)品也為一種創(chuàng)面貼。
c、按照1或2中的制備方法制備濃度為5w/v％的桑蠶絲素蛋白溶液，向該桑蠶絲素蛋白溶液中投加聚乙烯醇和納米銀，充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫胶屑{米銀的桑蠶絲素蛋白溶液，該含有納米銀的桑蠶絲素蛋白溶液中聚乙烯醇的濃度為1w/v％，納米銀的濃度為0.01w/v％。把含有納米銀的桑蠶絲素蛋白溶液在聚乙烯等合成高分子板上流延干燥成膜，然后將膜浸在濃度為75％酒精溶液中，浸泡時(shí)間為15分鐘，再取出干燥，干燥后的絲素膜的回潮率在10—15％。將干燥后的絲素膜滅菌，然后包裝為成品，用作創(chuàng)面貼。
4、使用通過(guò)本發(fā)明所制得的含有納米貴金屬的絲素材料溶液來(lái)制備具有良好抗菌性能的抗衰老面膜膏。
按照1或2中的制備方法制備出濃度為3w/v％的桑蠶絲素蛋白溶液，向該桑蠶絲素蛋白溶液中投加水溶性絲膠蛋白、分子量2000以下的絲素肽和納米金，而得到含有納米金的桑蠶絲素蛋白溶液，該含有納米金的桑蠶絲素蛋白溶液中水溶性絲膠蛋白的濃度為1w/v％、分子量2000以下的絲素肽的濃度為1w/v％、納米金的濃度為0.01w/v％。然后將該含有納米金的桑蠶絲素蛋白溶液在60℃條件下靜置，至溶液成為半透明狀凝膠。將該凝膠與其他化妝品輔助成分甘油、維生素E乙酸脂、洋柑橘精油、香精一起勻質(zhì)乳化，配成抗衰老面膜膏。各種成分的具體配比見(jiàn)表6，使用這些成分制作抗衰老面膜膏與現(xiàn)有技術(shù)相同或者相近似，此處不再詳述。
表6 抗衰老面膜膏中各成分的用量表 5、使用通過(guò)本發(fā)明所制得的含有納米貴金屬的絲素材料溶液來(lái)制備具有良好抗菌性能的滋養(yǎng)面霜。
采用同1或2中的方法來(lái)制備濃度為4w/v％的桑蠶絲素蛋白溶液，向該溶液中投加丙二醇和納米金，得到含有納米金的桑蠶絲素蛋白溶液，該含有納米金的桑蠶絲素蛋白溶液中丙二醇的濃度為1w/v％、納米金的濃度為0.005w/v％，將該溶液在50℃條件下靜置，靜置至該溶液成為半透明狀凝膠。將凝膠與其他化妝品基質(zhì)成分硬脂酸、蜂蠟、角鯊?fù)?、十六醇和聚氧乙烯單月桂酸酯，以及化妝品輔助成分羊毛脂衍生物和香精一起勻質(zhì)乳化，配成滋養(yǎng)面霜，具體配比將表7。該滋養(yǎng)面霜的制作工藝與現(xiàn)有的相同或者相近似，故此處不再詳述。
表7 滋養(yǎng)面霜中各成分的用量表 由此可見(jiàn)，通過(guò)本發(fā)明中的方法制備而成的含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液具有較廣的應(yīng)用范圍，且由于其具有很好的抗菌性能，使得其市場(chǎng)前景十分廣闊。
雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)所作的更動(dòng)與潤(rùn)飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種提高絲素材料抗菌性的方法，包括絲素蛋白溶液的配制工序，該工序采用絲素蛋白制備絲素蛋白溶液，取上述制得的絲素蛋白溶液待用，其特征在于還包括納米貴金屬的投加工序；所述納米貴金屬的投加工序中，選取粒徑在5—100納米之間的納米貴金屬；當(dāng)溫度在0—50℃之間時(shí)，將所述納米貴金屬投加到上述待用的絲素蛋白溶液中，得到含有納米貴金屬的絲素蛋白液體；再對(duì)該含有納米貴金屬的絲素蛋白液體進(jìn)行攪拌，攪拌的轉(zhuǎn)速在100—400轉(zhuǎn)/分鐘之間，最后將所述含有納米貴金屬的絲素蛋白液體攪拌均勻后就得到含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液；該含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液中，所述絲素蛋白的濃度在0.5—15w/v％之間，所述納米貴金屬的濃度在0.005—0.2w/v％之間。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高絲素材料抗菌性的方法，其特征在于所述絲素蛋白為桑蠶絲蛋白、柞蠶絲蛋白和野蠶絲蛋白中的一種或者兩種以上。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高絲素材料抗菌性的方法，其特征在于所述納米貴金屬呈膠體溶液狀或者粉體狀。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高絲素材料抗菌性的方法，其特征在于所述納米貴金屬為納米金、納米銀、納米鈦或者納米鉑金。
5、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的提高絲素材料抗菌性的方法，其特征在于所述攪拌的轉(zhuǎn)速在150—250轉(zhuǎn)/分鐘之間。
6、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的提高絲素材料抗菌性的方法，其特征在于所述絲素蛋白的濃度在2—8w/v％之間。
7、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的提高絲素材料抗菌性的方法，其特征在于所述納米貴金屬的濃度在0.01—0.1w/v％之間。
8、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的提高絲素材料抗菌性的方法，其特征在于所述向待用的絲素蛋白溶液中投加納米貴金屬時(shí)的溫度在5℃—30℃之間。
9、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的提高絲素材料抗菌性的方法，其特征在于所述絲素蛋白溶液中加有交聯(lián)劑和/或凝固劑。
10、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的提高絲素材料抗菌性的方法，其特征在于所述絲素蛋白溶液中加有水溶性天然高分子、水溶性合成高分子和鹽類中的一種或者兩種以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高絲素蛋白溶液抗菌性的方法。絲素蛋白材料應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)方面具有很好的前景，尋求提高絲素材料抗菌性的方法意義深遠(yuǎn)。本發(fā)明包括絲素蛋白溶液的配制工序，該工序采用絲素蛋白制備絲素蛋白溶液，其特征在于還包括納米貴金屬的投加工序，選取粒徑在5-100納米之間的納米貴金屬；當(dāng)溫度在0-50℃時(shí)，將所述納米貴金屬投加到待用的絲素蛋白溶液中進(jìn)行攪拌，攪拌的轉(zhuǎn)速在100-400轉(zhuǎn)/分鐘，得到含有納米貴金屬的絲素蛋白溶液；所述絲素蛋白的濃度在0.5-15w/v％，所述納米貴金屬的濃度在0.005-0.2w/v％。本發(fā)明能夠很好的提高絲素蛋白溶液的抗菌性能，使得絲素蛋白能夠更加廣泛的應(yīng)用在生物材料中。
文檔編號(hào)D01F4/02GK101498061SQ20091009645
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者閔思佳, 吳豪翔, 朱良均 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)