本發明屬于醫用材料技術領域，具體涉及一種具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料及其制備方法。

背景技術：

玉米醇溶蛋白(zein)是一種天然高分子多聚物，是玉米最主要的儲藏蛋白，易獲得，經濟環保。玉米醇溶蛋白有良好的生物相容性、生物可降解性等，是一種環境友好、綠色、安全的生物材料。

玉米醇溶蛋白分子中不僅存在著大量的疏水性氨基酸，還含有較多的含硫氨基酸，具有強的疏水性。在極性環境中，玉米醇溶蛋白分子中親水基團暴露，疏水基團被包埋，能形成穩定的膠束結構。醇溶蛋白可在一定的溶劑中溶解，因此可制備溶液，制備成膜或者纖維狀材料，進一步采用醛類進行交聯后便可獲得不溶性的交聯玉米醇溶蛋白膜或者纖維。玉米醇溶蛋白易與其他化合物結合形成復合高聚物，可以根據不同需求構建具有不同特性的載體輸送系統。因此玉米醇溶蛋白可以成為制備可控取向的液體傳導納米纖維的良好原料。

植物提取液抗菌劑是植物為了適應環境繼而進化生成，且某些植物提取液針對某一種病癥或是某些細菌、病毒等具有一定的控制或者抑制、消除作用。例如：復方植物的提取液對于嗜水氣單胞菌的抑制效果良好，且提取和分離的方法已知，操作起來簡便易行。現如今，對于從植物中提取抗菌劑的研究越來越多，因此，在選擇和使用的時候將擁有更大的操作空間。

植物提取液抗菌劑不易產生耐藥性，不會誘導細菌病毒等進化成更難以抵抗和消除，解決了當今困擾人們合成抗菌劑抗藥性問題。此外，相對于人工合成抗菌劑，植物提取液抗菌劑更加自然環保，符合當今時代人們對于自然健康、環保可持續的追求。

靜電紡絲技術(electrospinningtechnology)是一種制備一維納米材料的新型技術。早在1934年，formhals便申請了關于利用高壓靜電場來制備聚合物纖維的實驗裝置的專利。之后，由于生產效率低等問題導致該技術的發展一直較為緩慢。直到20世紀90年代，因納米科學的興起以及在美國阿克隆大學(universityofakron)的darrellh.reneker教授課題組，麻省理工(massachusettsinstituteoftechnology)的gregoryc.rutledge等課題組的推動下，靜電紡絲技術才得到快速發展。靜電紡絲制造設備結構簡單，紡絲成本低，可制備連續有機、無機、有機/無機復合、空心或實心納米纖維等，受到了研究者的廣泛關注。近十幾年來，研究者們通過改進針頭結構開發出同軸靜電紡絲技術用于制備中空纖維/納米管，或通過改進接收裝置，獲得了一系列堆積方式不同的圖案化納米纖維結構，如：沿纖維軸向整齊排列的anfs、軸向與徑向垂直排列的納米纖維等。高度取向和規則排列的納米纖維由于具有特殊的力學、光學和電學性質，受到了研究者的極大關注。

靜電紡絲可以實現模板賦形設計基本原理是利用電荷集中及承載體的尖端放電效應，其中模板結構設計，材質對特定形貌獲得效果有直接的影響。通過改變接收模板的形狀、材料性質和接收模板的運動狀態，可以得到各種聚集形態的納米纖維氈狀材料。

技術實現要素：

基于以上現有技術，本發明的首要目的在于提供一種具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)將玉米醇溶蛋白溶于溶劑中，得到均勻的玉米醇溶蛋白溶液，然后加入抗菌活性成分，攪拌混合均勻后靜置脫泡，得到含有抗菌成分的玉米醇溶蛋白溶液；

(2)將含有抗菌成分的玉米醇溶蛋白溶液通過靜電紡絲方法，分別以具有規則排列的幾何圖形的網格模板作為接收器制得纖維敷料層，以表面具有規則排列條紋凸起結構的滾筒接收器接收得到纖維導流層；將纖維敷料層與纖維導流層疊加復合，得到玉米醇溶蛋白纖維膜功能層；

(3)將玉米醇溶蛋白纖維膜功能層與水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層復合，由上至下依次為纖維敷料層、纖維導流層、水刺布支撐層和聚乙烯薄膜阻隔層，得到具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料。

優選地，步驟(1)中所述的溶劑是指質量濃度為40％～98％的乙醇或冰醋酸水溶液。

優選地，步驟(1)中所述玉米醇溶蛋白溶液中玉米醇溶蛋白的質量濃度為5％～40％。

優選地，所述抗菌活性成分包括但不局限于基于微生物或植物提取的抗菌活性成分；包括但不僅限于聚賴氨酸、丹皮酚、茶多酚、桉樹油、玫瑰精油、蘆薈提取物、金銀花提取物、黃芩甙、銀杏抗菌蛋白、檸檬草精油、荸薺皮提取物等天然抗菌提取物。

優選地，所述抗菌活性成分的加入量為玉米醇溶蛋白質量的0.01％～5％。

優選地，所述具有規則排列的幾何圖形的網格模板為六邊形、矩形、菱形、正方形或圓形的網格模板，網格大小為0.1～3mm，密度為2～40個/cm²，厚度為0.1～2.0mm。

優選地，所述表面具有規則排列條紋凸起結構的滾筒接收器為直徑為8～50cm，長度為10～90cm的圓柱滾筒；滾筒表面條紋凸起結構的條紋寬度d為0.3～1cm，密度為1～5個/cm(即相鄰條紋凸起結構的間隔為0.2～1cm)、突起高度h為0.2～1cm、凸起角度α為100～150°。其結構示意圖如圖1所示。

優選地，所述纖維敷料層接收器的材質包括塑料、陶瓷、金屬或合金；所述滾筒接收器的材質包括金屬或合金。

優選地，所述靜電紡絲的方法包括針頭靜電紡絲、狹縫靜電紡絲、無針頭自由表面線電極靜電紡絲、無針頭自由表面輥電極靜電紡絲、無針頭自由表面梭電極靜電紡絲、無針頭自由表面螺旋線電極靜電紡絲或離心靜電紡絲等。

優選地，所述玉米醇溶蛋白纖維膜功能層中纖維直徑為50～2000nm。

一種具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料，通過上述方法制備得到。

本發明原理為：采用表面具有規整排列的幾何圖形的網格模板作為接收器，圖形的排列影響了靜電場的空間排布，網格空洞部分電場會減弱，纖維沉積較少，從而使纖維膜的結構與模板的圖形相似，布滿大量的微孔結構，增加敷料的透氣性；采用表面具有規則排列條紋凸起結構的滾筒接收器制備纖維導流層，旋轉的滾筒拉扯纖維，使得纖維在圓周或者沿著多邊形棱角方向上形成取向結構，滾筒上的突起結構使得玉米醇溶蛋白纖維膜得到互補結構的纖維凹槽，玉米醇溶蛋白纖維親水性差，液體擴散到導流層后，沿著纖維取向的方向流動，匯集在纖維凹槽內，這使得樣品具有一定的臨時儲液能力，同時匯集的液體在凹槽內流動向外擴散，防止液體重新回流到傷口中，保持傷口干爽。

本發明的制備方法及所得到的敷料具有如下優點及有益效果：

(1)本發明的具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料加入天然抗菌活性成分，其抗菌效果好且無毒副作用，對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的抑菌率達到99％以上。

(2)本發明的具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料采用具有良好生物相容性、生物可降解性的玉米醇溶蛋白為主體材料，對環境友好且經濟環保。

(3)本發明采用靜電紡絲或離心紡絲技術得到復合膜，所得復合膜具有高孔隙率和大比表面積，且其纖維結構與細胞外基質具有很好的相似性，可用于皮膚損傷或者手術后的皮膚恢復與再生用的敷料。

(4)本發明的制備方法得到的纖維敷料層中微孔結構對空氣和水蒸氣具有良好的滲透性或透氣性，但對液態水的滲透具有較高的耐靜水壓性，即該種透氣結構包含許多能從一個表面到另一個表面的開口或通道，其孔的大小能使空氣和水蒸氣分子通過薄膜，而對液態水分子具有良好的阻力；而且由于一種或多種抗菌劑的加入使得具有良好的抑菌活性，抗菌劑在一定條件下可以被釋放出來，可以用作敷料材料。

(5)本發明的敷料從纖維敷料層到水刺布支撐層，敷料的吸濕性能逐漸增強，形成良好的導濕梯度。在差動毛細效應的作用下，實現定向導水。具有良好取向的導流層敷料能夠在滲透和擴散之間達到一個穩定的平衡。當傷口滲出液或傷口膿物穿過纖維膜功能層到達導流層時，由于導流層具有一定厚度的蓬松結構及較大的縱向纖維分布，因而滲出液或膿物能快速被捕獲并沿著縱向擴散，這樣使得液體緩慢而有效地進入導流層，并且暫時將液體保存，避免了液體沒有被及時吸收而造成的回滲，保持傷口干爽。

附圖說明

圖1為本發明滾筒表面條紋凸起結構的結構示意圖；

圖2為本發明實施例所得敷料的層疊結構示意圖；

圖3為本發明實施例1所得敷料中纖維敷料層與纖維導流層的結構示意圖；

圖4為本發明實施例2所得敷料中纖維敷料層與纖維導流層的結構示意圖；

圖5為本發明實施例3所得敷料中纖維敷料層與纖維導流層的結構示意圖；

圖中編號說明如下：1-聚丙烯薄膜阻隔層，2-水刺布支撐層，3-纖維導流層，4-纖維敷料層。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1

取分析純玉米醇溶蛋白粉末顆粒，選用質量濃度為40％的乙醇溶液作為溶劑，常溫攪拌30min，得到質量濃度為5％均勻的玉米醇溶蛋白溶液；待玉米醇溶蛋白溶液冷卻到室溫后，再稱取一定量的蘆薈抗菌提取物加入玉米醇溶蛋白溶液中，常溫攪拌1h，得到蘆薈提取物質量百分含量為0.1％的玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液，靜置脫泡1h。將配好的混合溶液采用自由表面線電極靜電紡絲方法制備玉米醇溶蛋白-植物提取物纖維導流層以及纖維敷料層。在65kv的電壓下，玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液在線電極的轉速為10r/min條件下進行電紡，并在距針頭約10cm處接收，選用直徑為50cm、長度為90cm、轉速為1200r/min的，表面具有寬度為1cm、密度為5個/cm、高度為1cm、凸起角度為120°的直線金屬凸起滾筒接收器接收可得纖維導流層；選用表面具有大小為0.5mm、密度為40個/cm²、厚度為0.1mm圓形網格模板接收器接收可得纖維敷料層，所得纖維敷料層與纖維導流層的結構示意圖如圖3所示。將纖維敷料層與纖維導流層疊加復合，得到玉米醇溶蛋白纖維膜功能層。所得玉米醇溶蛋白纖維膜功能層中纖維直徑為900～1200nm。將玉米醇溶蛋白纖維膜功能層與水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層復合，由上至下依次為纖維敷料層、纖維導流層、水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層，得到具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料。所得敷料的層疊結構示意圖如圖2所示。

本實施例所得抗菌玉米醇溶蛋白敷料的抗菌率測試：

取(10±0.1)ml瓊脂于每個無菌培養皿，讓瓊脂固化。取需量瓊脂，水浴加熱至(45±1)℃。將菌液濃度為(1-5×10⁸cfu/ml)的細菌接種在150ml瓊脂上，用力振蕩容器使細菌均勻分散。倒(5±0.1)ml在培養皿上，讓瓊脂凝固。試驗時采用接種時間一小時內的營養瓊脂培養皿。按照eniso20645:2004方法操作。用滅菌鑷子在培養物中間按壓鋪平一定面積的抗菌玉米醇溶蛋白敷料，使纖維敷料層和菌有良好接觸，在(37±1)℃下培養18h到24h后活菌計數。按照eniso20645:2004方法測定活菌數，得到本實施例抗菌玉米醇溶蛋白敷料的抗菌率為99.67％。

實施例2

取分析純玉米醇溶蛋白粉末顆粒，選用質量濃度為65％的乙醇溶液作為溶劑，常溫攪拌30min，得到質量濃度為18％均勻的玉米醇溶蛋白溶液；待玉米醇溶蛋白溶液冷卻到室溫后，再稱取一定量的丹皮酚加入玉米醇溶蛋白溶液中，常溫攪拌1h，得到丹皮酚質量百分含量為0.4％的玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液，靜置脫泡1h。將配好的混合溶液采用針頭靜電紡絲方法制備玉米醇溶蛋白-植物提取物纖維導流層以及纖維敷料層。在9kv的電壓下，玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液以0.4ml/h/孔的流速進行電紡，并在距針頭約10cm處接收，選用直徑為9cm、長度為60cm、轉速為1300r/min的，表面具有寬度為0.5cm、密度為5個/cm、高度為0.2cm、凸起角度為120°的直線金屬凸起的滾筒接收器接收可得纖維導流層；選用表面具有大小為1mm、密度為30個/cm²、厚度為0.5mm正方形網格模板接收器接收可得纖維敷料層，所得纖維敷料層與纖維導流層的結構示意圖如圖4所示。將纖維敷料層與纖維導流層疊加復合，得到玉米醇溶蛋白纖維膜功能層。所得玉米醇溶蛋白纖維膜功能層中纖維直徑約為800～1500nm。將玉米醇溶蛋白纖維膜功能層與水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層復合，由上至下依次為纖維敷料層、纖維導流層、水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層，得到具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料。所得敷料的層疊結構示意圖如圖2所示。

本實施例所得抗菌玉米醇溶蛋白敷料經測試抗菌率為99.95％。

實施例3

取分析純玉米醇溶蛋白粉末顆粒，選用質量濃度為90％的冰醋酸溶液作為溶劑，常溫攪拌30min，得到質量濃度為19％均勻的玉米醇溶蛋白溶液；待玉米醇溶蛋白溶液冷卻到室溫后，再稱取一定量的桉樹油加入玉米醇溶蛋白溶液中，常溫攪拌1h，得到桉樹油質量百分含量為0.01％的玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液，靜置脫泡1h。將配好的混合溶液采用無針頭自由表面輥電極靜電紡絲方法制備玉米醇溶蛋白-植物提取物纖維導流層以及纖維敷料層。在70kv的電壓下，玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液以0.4ml/h的流速進行電紡，并在距針頭約10cm處接收，選用直徑為40cm、長度為10cm、轉速為1500r/min的，表面具有寬度為0.3cm、密度為1個/cm、高度為0.5cm、凸起角度為150°的直線金屬凸起的滾筒接收器接收可得纖維導流層；選用表面具有大小為0.5mm、密度為30個/cm²、厚度為10mm正六邊形網格模板接收器接收可得纖維敷料層，所得纖維敷料層與纖維導流層的結構示意圖如圖5所示。將纖維敷料層與纖維導流層疊加復合，得到玉米醇溶蛋白纖維膜功能層。所得玉米醇溶蛋白纖維膜功能層中纖維直徑為1200～2000nm。將玉米醇溶蛋白纖維膜功能層與水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層復合，由上至下依次為纖維敷料層、纖維導流層、水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層，得到具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料。所得敷料的層疊結構示意圖如圖2所示。

本實施例所得抗菌玉米醇溶蛋白敷料經測試抗菌率為99.69％。

實施例4

取分析純玉米醇溶蛋白粉末顆粒，選用質量濃度為98％的冰醋酸溶液作為溶劑，常溫攪拌30min，得到質量濃度為20％均勻的玉米醇溶蛋白溶液；待玉米醇溶蛋白溶液冷卻到室溫后，再稱取一定量的茶多酚加入玉米醇溶蛋白溶液中，常溫攪拌1h，得到茶多酚質量百分含量為5％的玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液，靜置脫泡1h。將配好的混合溶液采用無針頭自由表面螺旋電極靜電紡絲方法制備玉米醇溶蛋白-植物提取物纖維導流層以及纖維敷料層。在60kv的電壓下，玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液以1.2ml/h的流速進行電紡，并在距針頭約10cm處接收，選用直徑為13cm、長度為60cm、轉速為1600r/min的，表面具有寬度為1cm、密度為2個/cm、高度為1cm、凸起角度為100°的直線金屬凸起的滾筒接收器接收可得纖維導流層；選用表面具有大小為1mm、密度為40個/cm²、厚度為5mm圓形網格模板接收器接收可得纖維敷料層，將纖維敷料層與纖維導流層疊加復合，得到玉米醇溶蛋白纖維膜功能層。所得玉米醇溶蛋白纖維膜功能層中纖維直徑為700～1300nm。將玉米醇溶蛋白纖維膜功能層與水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層復合，由上至下依次為纖維敷料層、纖維導流層、水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層，得到具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料。所得敷料的層疊結構示意圖如圖2所示。

本實施例所得抗菌玉米醇溶蛋白敷料經測試抗菌率為99.99％。

實施例5

取分析純玉米醇溶蛋白粉末顆粒，選用質量濃度為98％的乙醇溶液作為溶劑，常溫攪拌30min，得到質量濃度為40％均勻的玉米醇溶蛋白溶液；待玉米醇溶蛋白溶液冷卻到室溫后，再稱取一定量的聚賴氨酸加入玉米醇溶蛋白溶液中，常溫攪拌1h，得到聚賴氨酸質量百分含量為3％的玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液，靜置脫泡1h。將配好的混合溶液采用離心靜電紡絲方法制備玉米醇溶蛋白-植物提取物纖維導流層以及纖維敷料層。在35kv的電壓下，玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液以2.5ml/h的流速進行電紡，離心靜電紡絲離心盤旋轉速度為300r/min，并在距針頭約10cm處接收，選用直徑為8cm、長度為50cm、轉速為1500r/min的，表面具有寬度為0.8cm、密度為1個/cm、高度為1cm、凸起角度為110°的直線金屬凸起的滾筒接收器接收可得纖維導流層；選用表面具有大小為3mm、密度為2個/cm²、厚度為20mm圓形網格模板接收器接收可得纖維敷料層，將纖維敷料層與纖維導流層疊加復合，得到玉米醇溶蛋白纖維膜功能層。所得玉米醇溶蛋白纖維膜功能層中纖維直徑為1000～1500nm。將玉米醇溶蛋白纖維膜功能層與水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層復合，由上至下依次為纖維敷料層、纖維導流層、水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層，得到具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料。所得敷料的層疊結構示意圖如圖2所示。

本實施例所得抗菌玉米醇溶蛋白敷料經測試抗菌率為99.98％。

實施例6

取分析純玉米醇溶蛋白粉末顆粒，選用質量濃度為90％的冰醋酸溶液作為溶劑，常溫攪拌30min，得到質量濃度為25％均勻的玉米醇溶蛋白溶液；待玉米醇溶蛋白溶液冷卻到室溫后，再稱取一定量的蘆薈抗菌提取物加入玉米醇溶蛋白溶液中，常溫攪拌1h，得到蘆薈抗菌提取物質量百分含量為2％的玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液，靜置脫泡1h。將配好的混合溶液采用無針頭自由表面梭電極靜電紡絲方法制備玉米醇溶蛋白-植物提取物纖維導流層以及纖維敷料層。在10kv的電壓下，玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液以3.0ml/h的流速進行電紡，并在距針頭約10cm處接收，選用直徑為12cm、直徑為80cm、轉速為1400r/min的，表面具有寬度為0.3cm、密度為2個/cm、高度為0.4cm、凸起角度為125°的直線金屬凸起的滾筒接收器接收可得纖維導流層；選用表面具有大小為2mm、密度為20個/cm²、厚度為8mm菱形網格模板接收器接收可得纖維敷料層，將纖維敷料層與纖維導流層疊加復合，得到玉米醇溶蛋白纖維膜功能層。所得玉米醇溶蛋白纖維膜功能層中纖維直徑為1000～1200nm。將玉米醇溶蛋白纖維膜功能層與水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層復合，由上至下依次為纖維敷料層、纖維導流層、水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層，得到具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料。所得敷料的層疊結構示意圖如圖2所示。

本實施例所得抗菌玉米醇溶蛋白敷料經測試抗菌率為99.93％。

實施例7

取分析純玉米醇溶蛋白粉末顆粒，選用質量濃度為95％的乙醇溶液作為溶劑，常溫攪拌30min，得到質量濃度為25％均勻的玉米醇溶蛋白溶液；待玉米醇溶蛋白溶液冷卻到室溫后，再稱取一定量的蘆薈和按樹油(質量比1:2)復合抗菌提取物加入玉米醇溶蛋白溶液中，常溫攪拌1h，得到復合抗菌提取物質量百分含量為1.0％的玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液，靜置脫泡1h。將配好的混合溶液采用針頭靜電紡絲方法制備玉米醇溶蛋白-植物提取物纖維導流層以及纖維敷料層。在13kv的電壓下，玉米醇溶蛋白-植物抗菌提取物溶液以0.4ml/h/孔的流速進行電紡，并在距針頭約10cm處接收，選用直徑為20cm、長度為60cm、轉速為1800r/min的，表面具有寬度為1cm、密度為1個/cm、高度為0.5cm、凸起角度為135°的直線金屬凸起的滾筒接收器接收可得纖維導流層；選用表面具有大小為1mm、密度為30個/cm²、厚度為0.5mm正方形網格模板接收器接收可得纖維敷料層，將纖維敷料層與纖維導流層疊加復合，得到玉米醇溶蛋白纖維膜功能層。所得玉米醇溶蛋白纖維膜功能層中纖維直徑為50～1000nm。將玉米醇溶蛋白纖維膜功能層與水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層復合，由上至下依次為纖維敷料層、纖維導流層、水刺布支撐層和聚丙烯薄膜阻隔層，得到具有可控取向的抗菌玉米醇溶蛋白敷料。所得敷料的層疊結構示意圖如圖2所示。

本實施例所得抗菌玉米醇溶蛋白敷料經測試抗菌率為99.99％。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。