本發明屬生物醫用材料領域，涉及一種醫用抗菌材料及其制備方法，具體涉及一種抗菌絲素蛋白材料及其制備方法。

背景技術：

醫用縫合線是最常見的外科可移植生物醫用紡織品，廣泛應用于各類外科手術中，用以縫合傷口、聯結組織和血管結扎等方面。然而，編織結構的縫合線在縫隙內及單纖維間容易吸附和藏匿細菌，這些都增加了手術部位感染的發生率。手術部位感染不僅影響傷口愈合，給病患者帶來痛苦，延長住院時間，同時也增加了病人和社會的經濟負擔，甚至也是導致術后并發癥甚至最終導致死亡的重要原因。縫合線是細菌進入手術切口的通道，如果縫合線具有抗菌性，不僅可以阻止細菌吸附生長，還能將細菌阻擋在一定范圍內不與傷口接觸，從而可以降低手術部位感染的發生率。因此需要開發一種組織相容性好、抗菌效果好的抗菌涂層材料。

家蠶蠶絲是由家蠶合成與分泌的天然動物蛋白，來源廣泛，絲素蛋白是蠶絲中主要的組成部分，約占蠶絲質量的70%～80%，其余主要成分為絲膠蛋白及碳水化合物等。在繅絲工序中，可以實現去除絲膠，從而獲取絲素。絲素蛋白具有良好的相容性，由20種人體可吸收的氨基酸組成，最終降解產物為氨基酸或小肽分子，易被細胞吸收或吞噬，不會引起明顯的免疫反應。在我國臨床醫學中，使用脫膠蠶絲作為手術縫合線，已有幾十年的歷史。在美國，由天然蠶絲脫膠得到的再未脫膠絲素蛋白，已經被美國食品藥品監督管理局（usfoodanddrugadministration，fda）批準為可用于人體內的生物醫用材料。因此，絲素蛋白在生物醫學領域的研究和應用，已日益引起國內外研究人員的興趣和重視。大量文獻表明絲素蛋白材料還可以用于藥物的緩釋劑，其多孔性的網狀膜結構本身就有非常好的吸附、緩釋等功能。最新研究表明，通過采用絲素蛋白對萬古霉素和聚己內酯進行表面涂層，能夠有效的延長萬古霉素的釋放并提高萬古霉素的抗感染效果。因此，與其他生物材料相比，絲素蛋白是一種理想的載體材料。

目前，大量的抗生素和合成藥物廣泛應用于涂層縫合線，比如三氯生、洗必泰、鹽酸四環素等，在預防和治療縫合線引起的感染方面中發揮了重要作用。例如：（1）采用pcl（聚己內酯）搭載抗菌藥物鹽酸左氧氟沙星制備抗菌涂層溶液，對編織的絲線進行涂層，得到了具有良好抗菌與緩釋性能的醫用縫合線（中國專利公開號cn204275113u）。但是，國際上對抗生素類的使用有了嚴格的管理，避免濫用抗生素，以減少耐藥菌株的出現；（2）含銀離子的抗菌劑涂層縫合線（中國專利公開號cn1940168a和公開號cn102726448a）；然而，由于銀離子抗菌劑在制備過程中，易發生氧化反應而使抗菌性能下降，以及銀離子的可能存在不穩定性，不利于人體的健康；（3）中草藥抗菌劑涂層縫合線（中國專利公開號cn101584878a和公開號cn101584595a），利用中藥的抗菌性，用中藥浸漬或涂層縫合線而具有抗菌性，但是該工藝制得的抗菌醫用縫合線的抗菌藥物緩釋時間短，抗菌效果不明顯。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種含有天然抗菌劑、具有持續性抗菌性能的絲素蛋白材料及其制備方法，為涂層材料、生物敷料或醫療器械行業提供一種新的解決方案。

為達到上述技術目的及效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種抗菌絲素蛋白材料，其組分包括絲素蛋白和抗菌藥物，所述抗菌藥物直接與所述絲素蛋白通過分子間作用力相互結合。

進一步的，所述抗菌藥物選擇臨床效果好的藥物，要求具有適量的水溶解性，如黃連素、殼聚糖、甲殼質、蘆薈、黃芩或金銀花等。

優選的，所述黃連素與所述絲素蛋白的質量比為2～10/100。

一種抗菌絲素蛋白材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）制備濃度為5～10%（w/v）的絲素蛋白溶液；

（2）制備絲素蛋白復合材料；在去離子水中加入濃度為3～6mg/ml的黃連素，使黃連素溶解在去離子水中；然后用制得的帶有黃連素的去離子水稀釋步驟（1）中制得的絲素蛋白溶液，使絲素蛋白溶液的濃度達到5～10%（w/v）；經稀釋的絲素蛋白溶液在與溶解在去離子水中的黃連素按比例充分混合均勻后，形成絲素蛋白與黃連素的混合溶液；最后將該混合溶液置于通風櫥風干，得到抗菌絲素蛋白材料；

（3）對步驟（2）得到的抗菌絲素蛋白材料進行水蒸氣處理，處理時間為5～10小時，處理溫度50～70°c，得到經水蒸氣處理后的抗菌絲素蛋白材料；

（4）制備甘油修飾的絲素蛋白復合材料；在去離子水中加入濃度為3～6mg/ml的黃連素，使黃連素溶解在去離子水中；然后用制得的帶有黃連素的去離子水稀釋步驟（1）中制得的絲素蛋白溶液，使絲素蛋白溶液的濃度達到5～10%（w/v）；在稀釋后的絲素蛋白溶液中加入甘油，并攪拌均勻，該甘油占絲素蛋白溶液中絲素蛋白總質量的25～35%（w/w）；經攪拌的絲素蛋白溶液與溶解在去離子水中的黃連素按比例充分混合均勻后，形成絲素蛋白、黃連素與甘油的混合溶液；最后將該混合溶液置于通風櫥風干，得到經過甘油修飾的抗菌絲素蛋白材料。

進一步的，步驟（1）中的絲素蛋白溶液的具體制備方法為：采用蠶絲，分別進行脫膠和溶解后，灌注于透析袋內，然后用去離子水透析，最后離心得到濃度為5～10%（w/v）的絲素蛋白溶液。

進一步的，步驟（2）和步驟（4）中，黃連素與絲素蛋白溶液中絲素蛋白的質量比為2～10/100。

進一步的，步驟（2）和步驟（4）中混合溶液的固化方法為置于通風櫥內風干固化、烘箱烘干固化、濕法紡絲固化、靜電紡絲固化或靜電分化法固化。

更優選的，黃連素與絲素蛋白溶液中絲素蛋白的質量比為5～10/100。

本發明的優點是：

1、黃連素是一種從黃連、黃柏、三顆針等藥用植物中提取的重要異喹啉類生物堿，一種天然抗菌劑，具有毒性小、綠色環保、來源廣泛的優點，黃連素展現出多種藥理作用，包括抗菌、降血壓、消炎、降血糖等。黃連素能夠通過本發明所述的絲素蛋白材料搭載，直接發揮殺菌或抑菌功能。

2、本發明制備的抗菌絲素蛋白材料，通過對絲素蛋白進行水蒸氣處理和甘油修飾，來改變絲素蛋白二級結構，抗菌藥物黃連素均勻分散在絲素蛋白高分子材料中，隨著絲素蛋白高分子材料的溶脹和降解，抗菌藥物緩慢釋放，因此具有長效緩釋的抗菌效果。

3、通過甘油修飾和處理的抗菌絲素蛋白材料，采用抗菌gb/t20944.1-2007瓊脂平皿擴散法對革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌（s.aureus）和革蘭氏陰性大腸桿菌（e.coli）進行抗菌對比測試，抗菌絲素蛋白材料能殺死細菌，抗菌持久性可維持在3～4天以上，尤其對組織感染出現的3天高危時期，將能夠有效預防不同組織傷口感染，并促進組織愈合。

4、本發明制備的抗菌絲素蛋白材料用途廣泛，可為涂層材料、生物敷料或醫療器械提供新的解決方案。

上述說明，僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施方式，并配合附圖詳細說明。本發明的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例1和例2中所述水蒸氣處理抗菌絲素蛋白材料，按照抗菌gb/t20944.1-2007瓊脂平皿擴散法對革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性大腸桿菌進行抗菌實驗結果圖。

圖2為本發明實施例3和例4中所述甘油修飾抗菌絲素蛋白材料，按照抗菌gb/t20944.1-2007瓊脂平皿擴散法對革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性大腸桿菌進行抗菌實驗結果圖。

圖3為本發明實施方式中所述抗菌絲素蛋白材料對革蘭氏陰性大腸桿菌抗菌持續性實驗結果圖。

具體實施方式

實施例一

一種抗菌絲素蛋白材料的制備方法如下，稱取30g家蠶未脫膠絲在12l沸騰的na2co3（0.02m）水溶液中脫膠30分鐘，然后用去離子水沖洗，將洗凈的絲素蛋白纖維放在通風櫥中過夜自然風干。稱取干燥后的25g絲素纖維溶于100mllibr（9.3m）溶液中，在60°c的烘箱中溶解4小時，期間每小時取出輕微搖晃以保證溶解完全。取出溶液倒入透析袋（截留分子量3500）中，在去離子水中透析36小時，每4小時換一次水。透析后的溶液在高速離心機中以9000r/min離心兩次，每次20分鐘，以去除雜質，最終獲得絲素蛋白溶液，并置于4°c冰箱中待用。利用蒸發稱重法測定絲蛋白溶液的質量分數。操作如下：將稱量皿編號后放入烘箱中干燥0.5小時，稱重得w0（g），然后加1ml絲蛋白溶液于稱量皿中，稱重得w1（g），并置于烘箱干燥6小時后每隔20分鐘取出稱重，直到重量不再變化，此時記下數據為w2（g），根據計算公式，濃度c（%）=（w2-w0）/（w1-w0）×100%，計算得到絲蛋白溶液的最終濃度。得到純化后的絲素蛋白水溶液，并將透析后的絲素蛋白溶液濃度調節為5～10%（w/v）。

將黃連素溶于去離子水中，然后加入絲素蛋白溶液，該黃連素和絲素蛋白溶液中絲素蛋白的質量比為10/100，混合均勻后倒入聚苯乙烯平皿中，放入通風櫥中過夜干燥，取出進行水蒸氣處理5～10小時，處理溫度為50～70°c，得到經過水蒸氣處理的抗菌絲素蛋白材料。

實施例二

一種抗菌絲素蛋白材料的制備方法如下，采用實施例1中的方法制備濃度為5～10%（w/v）的絲素蛋白溶液，將黃連素溶于去離子水中，然后加入絲素蛋白溶液，該黃連素和絲素蛋白溶液中絲素蛋白的質量比為5/100，混合均勻后倒入聚苯乙烯平皿中，放入通風櫥中過夜干燥，然后，進行水蒸氣處理5～10小時，處理溫度為50～70°c，得到經過水蒸氣處理的抗菌絲素蛋白材料。

參見圖1所示，圖1為實施例1和例2中所述經過水蒸氣處理的抗菌絲素蛋白材料，按照抗菌gb/t20944.1-2007瓊脂平皿擴散法對革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌（s.aureus）和革蘭氏陰性大腸桿菌（e.coli）進行的抗菌實驗結果圖；其中，黃連素與絲素蛋白的質量比分別為10/100和5/100的兩種不同載藥量的樣品。抗菌結果顯示，載藥量越高，抗菌效果越好，不同藥量都展示了很好的抗菌性能。

實施例三

一種抗菌絲素蛋白材料的制備方法，采用實施例一中的方法制備濃度為5～10%（w/v）的絲素蛋白溶液，向上述絲素蛋白溶液中添加甘油，甘油和絲素蛋白溶液中絲素蛋白質量比為25～35/100，攪拌均勻后靜置5-15分鐘，然后加入黃連素水溶液，該黃連素與絲素蛋白溶液中的絲素蛋白的質量比為10/100，混合均勻后倒入聚苯乙烯平皿中，放入通風櫥中過夜干燥，得到經過甘油修飾的抗菌絲素蛋白材料。

實施例四

一種抗菌絲素蛋白材料的制備方法如下，采用實施例1中的方法制備濃度為5～10%（w/v）的絲素蛋白溶液，向上述絲素蛋白溶液中添加甘油，甘油和絲素蛋白溶液中絲素蛋白質量比為25～35/100，攪拌均勻后放置10分鐘，然后加入黃連素水溶液，該黃連素與絲素蛋白溶液中的絲素蛋白的質量比為5/100，混合均勻后倒入聚苯乙烯平皿中，放入通風櫥中過夜干燥，得到經過甘油修飾的抗菌絲素蛋白材料。

參見圖2所示，圖2為實施例3和例4中所述經過甘油修飾的抗菌絲素蛋白材料，按照抗菌gb/t20944.1-2007瓊脂平皿擴散法對革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌（s.aureus）和革蘭氏陰性大腸桿菌（e.coli）進行抗菌實驗的結果圖；其中，黃連素與絲素蛋白的質量比分別為10/100和5/100的兩種不同載藥量的樣品。抗菌結果顯示，載藥量越高，抗菌效果越好，不同藥量都展示了很好的抗菌性能。

參見圖3所示，圖3為實施方式中所述抗菌絲素蛋白材料對革蘭氏陰性大腸桿菌的抗菌持續性實驗結果圖。從圖中可以看出，抗菌持續時間為3～4天以上，經過水蒸氣處理的要比經過甘油修飾的抗菌絲素蛋白材料的抗菌效果好，抗菌持續時間更長；并且載藥量越高，抗菌持續時間越長。

綜上所述，本發明提出了一種抗菌絲素蛋白材料及其制備方法：通過水解和共混的方法，將天然抗菌藥物黃連素搭載在絲素蛋白高分子可吸收材料中；通過對絲素蛋白進行水蒸氣處理和甘油修飾，改變了絲素蛋白的二級結構，使得天然抗菌藥物隨著絲素蛋白高分子材料的降解而緩慢釋放，從而達到持續抗菌的效果。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。